地铁振动荷载对地裂缝场地动力响应及长期沉降分析

发布时间：2019-09-11 17:53

【摘要】：近年来我国地铁运输系统迅猛发展，但是随着地铁的快速发展，，地铁长期运营引起的土体变形和地基沉降问题日益突出。西安地铁隧道不可避免需穿过地裂缝场地，因此，对地铁振动荷载引发地裂缝场地动力响应和长期沉降问题的研究已很有必要。本文采用ANSYS有限元分析软件，建立二维有限元模型，结合前人试验成果，分析地裂缝场地在地铁振动荷载作用下的动力响应和长期沉降规律，本文的主要结论如下：（1）地裂缝两侧土体竖向位移随地铁振动荷载变化具有一定的周期性，位移振动主导频率约为0.89Hz，属于低频振动，说明地铁振动荷载作用下，地基土位移主要是由地铁低频振动荷载引起的；在列车振动荷载作用下，地裂缝上盘竖向位移、竖向加速度大于下盘，随着距地裂缝水平距离增加，上盘竖向位移及加速度减小，下盘竖向位移及加速度增大，上下盘竖向位移及加速度幅值差、峰值差逐渐减小。当距离地裂缝50m（约为地裂缝深度2.5倍距离）时，列车振动荷载对地裂缝上、下盘的影响已不明显了。（2）随着水平距离增大，上盘应力增大、下盘减小，在距离地裂缝距30m（约为地裂缝深度的1.5倍）时，竖向应力幅值、峰值随水平距离增大变化不大；随着深度的增加，地基土应力存在衰减现象，衰减速度先快后慢，在30m以下（约为地裂缝深度1.5倍），竖向动应力幅值约为地表动应力幅值的1/16。（3）随着距地裂缝水平距离增大，上盘地表土体沉降量减小，下盘地表土体沉降增大，上、下盘沉降差呈递减趋势，当距地裂缝水平距离大于50m（约为地裂缝深度的2.5倍）时，上、下盘沉降差异已经很小了。在地铁运营初期，土体竖向沉降较快，第0.5年（列车运行9000次）时，土体变形基本上达到最终变形的50%以上；在第10年（列车运行180000次）时，上下盘之间的差异基本稳定，达到12mm。
【图文】：

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西安处在新构造活动非常强烈的汾渭盆地，地裂缝灾害是世界上最为突出的典型。其特殊的地质构造环境给地铁建设事业提出了新的课题。目前在西安主城范围已经发现了14条几乎平行的地裂缝（图1.1），地裂缝一般可达到几公里至几十公里的延伸长度。从西安地铁规划图（图1.2）可以看出，几乎每条地铁线路穿过或可能穿过地裂缝带。图 1.1 西安地铁规划图图 1.2 西安某地铁线路土层剖面图

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其特殊的地质构造环境给地铁建设事业提出了新的课题。目前在西安主城范围已经发现了14条几乎平行的地裂缝（图1.1），地裂缝一般可达到几公里至几十公里的延伸长度。从西安地铁规划图（图1.2）可以看出，几乎每条地铁线路穿过或可能穿过地裂缝带。图 1.1 西安地铁规划图图 1.2 西安某地铁线路土层剖面图
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U231;TU435

【参考文献】