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西安地铁2号线穿越地裂缝处沉降研究

王新元  
【摘要】: 自20世纪50年代开始,在西安城区及近郊先后发现了13条NEE向线性展布的地裂缝。地裂缝对西安市政建设和工业生产带来极大的危害,目前己有数百幢楼房遭到地裂缝的破坏,成为危害西安城市建设的主要地质灾害之一。在西安地铁建设工程中,由于地铁区间隧道的连续性而无法采用避让措施,将不可避免地与这些地裂缝相互交错。因此,预测地铁运营期内地裂缝的差异沉降量,分析其对地铁的影响,为地铁区间隧道安全运营提供技术支持,已经成为西安地铁建设面临的一个重大技术难题。 本文根据目前现有的地裂缝差异沉降预测理论,分析西安地裂缝的活动规律,探讨了数值分析与统计分析(生物模型)等方法在地裂缝差异沉降研究上的应用,并分析比较了各种方法的优缺点。对穿越地铁2号线的十一条地裂缝,给出了其在地铁正常运营期间的差异沉降量设计值。根据预测结果,为跨越地裂缝地段隧道区间的设计提供了依据。 为了进一步分析地裂缝对地铁开挖沉降以及隧道衬砌应力应变的影响,本文采用非线性有限元程序ADINA作为计算工具,考虑流固耦合效应,利用ADINA中强大的流固耦合模块,建立了地裂缝区段水环境下地铁施工过程的渗流—应力耦合模型,同时对渗流、变形和沉降过程进行仿真模拟。并提出钢筋混凝土衬砌结构和围岩结构的非线性有限元计算模型,应用ADINA分析了围岩与衬砌的应力场与位移场,给出了隧道结构的应力、应变、结构整体位移图。通过对图形的分析,为隧道衬砌的设计提供了一定的依据。


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