西安地裂缝活动环境下综合管廊结构变形规律及安全预警方法研究
发布时间：2020-12-17 15:14
地裂缝是西安一种特殊的地质灾害,其活动的不规律性及剧烈性给西安地下综合管廊的建设带来巨大的安全隐患。然而目前地下综合管廊穿越地裂缝力学响应及预警研究相关成果依旧较少,无法为综合管廊穿越地裂缝的设计及安全施工提供参考。基于此,本文以西安某地下综合管廊工程为研究载体,采用数值分析软件ABAQUS对穿越该工程的三条主地裂缝不同地裂缝错动量条件下的结构变形规律及安全预警方法进行深入研究。本文的研究内容及成果主要包括:(1)采用ABAQUS数值分析,对穿越背景工程的三条主地裂缝进行不同地裂缝错动量条件下的地表变形、管廊结构变形、应力及管廊底部脱空情况深入分析,研究表明:管廊与地裂缝相交时,随着地裂缝错动量的增大,地表竖向位移与管廊错动量总体均呈增大趋势;其与地裂缝斜交角度越小,偏离变形缝距离越远,造成的拉应力越大;当接触压力为0时,上盘管廊结构下部会产生脱空情况。(2)基于有限元分析数据,建立适当的结构应力与地裂缝错动量之间的预测模型,分析指数平滑法与二次移动平均法两种预测方法在穿越地裂缝的地下综合管廊安全预测中的适用性,为地下综合管廊的安全预警提供了理论基础。(3)分析预警管理基础理论,构建穿...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地下综合管廊示意图（依次为综合管廊外观及内部示意图）
西安建筑科技大学硕士学位论文2图1.2地裂缝分布图目前对于穿越地裂缝的地下工程常采取以下四种专项设计措施以降低安全风险：1）跨地裂缝段管廊分段设置特殊变形缝；2）跨地裂缝段管廊结构加强；3）管廊内净高预留沉降空间；4）设置柔性接头。然而由于地下工程的复杂性以及地裂缝活动的不确定性，现有的防治措施往往不足以应对地裂缝活动带来的灾害。因此，需要在分析地裂缝活动环境下综合管廊结构变形规律的基础上，建立穿越地裂缝的综合管廊安全预警体系，对穿越地裂缝的综合管廊工程采劝防治”与“预警”相结合的措施才能够更加有效地保证管廊的施工及运营安全。基于此，本文基于西安某大型地下工程，通过采用理论分析、数值模拟等方法对地裂缝活动环境下综合管廊结构变形规律及安全预警方法展开研究。在了解综合管廊穿越地裂缝的结构变形规律的基础上构建穿越地裂缝的地下综合管廊安全预警标准，并应用至具体工程中，这对有效保证穿越地裂缝的综合管廊施工安全具有重要的理论和现实价值。1.2国内外研究现状1.2.1地裂缝活动作用下地铁隧道结构影响分析美国学者于20世纪二十年代后期就开始了关于地裂缝的研究[2~5]。我国关于地裂缝的相关研究相对较晚，直至1976年唐山大地震后众多国内专家学者才开始针对地裂缝问题进行深入的研究。目前，研究的主要方法包括理论研究法、物理模型试验法、数值分析法等。
西安建筑科技大学硕士学位论文101.4.2研究载体本文研究主要依托西安市某大型地下空间综合体，其规划总长度5.85km，总用地面积117万m2。建设内容包含地下综合空间、地下综合管廊、城市道路下穿区间、地上园林景观、地铁等。其中综合管廊为全国最长地下综合管廊，包含万寿路侧与幸福路侧两条综合管廊。如图1.3所示为背景工程位置图。图1.3背景工程位置图1.5研究方法及技术路线本文以西安某大型地下综合空间为研究载体，通过对地裂缝活动环境下地下工程结构影响分析、地下综合管廊研究现状和地下工程安全预警研究三方面来查阅国内外文献。本文的研究方法主要包括：（1）理论研究：了解西安地裂缝活动影响因素、地裂缝活动下综合管廊结构变形机理及地裂缝活动下综合管廊结构特征，同时选取适当的预测模型对综合管廊应力进行预测研究。（2）模型分析：采用ABAQUS建立地裂缝与综合管廊正交与斜交不同角度的分析模型，分别背景工程不同角度穿越地裂缝情况下的上部地层变形、管廊结构竖向位移、结构应力及下部脱空情况。（3）工程应用：将本文建立的穿越地裂缝的地下综合管廊安全预警标准应用在西安某综合管廊工程中，同时构建一整套工程预警管理系统。本文采用的技术路线如图1.4所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]地裂缝环境下盾构隧道结构性状及适应性研究[J]. 苟玉轩,黄强兵,王立新,闫钰丰,贾少春. 铁道标准设计. 2020(06)
[2]西安地裂缝地段浅埋暗挖地铁隧道施工沉降规律[J]. 徐明祥,黄强兵,王庆兵,李明锷,雷建. 水文地质工程地质. 2020(01)
[3]地下综合管廊结构斜穿活动地裂缝的变形破坏机制室内模型试验研究[J]. 胡志平,张丹,张亚国,王少卿,李芳涛. 岩石力学与工程学报. 2019(12)
[4]考虑接缝影响的地下综合管廊振动台模型试验[J]. 冯立,丁选明,王成龙,陈志雄. 岩土力学. 2020(04)
[5]多工况下地裂缝活动对地下综合管廊受力特性影响研究[J]. 马慧勇,张亮,张雨童,梅源,赵加兵. 市政技术. 2019(05)
[6]地裂缝-隧道-围岩动力相互作用模型试验研究[J]. 杨龙伟,杨觅,门玉明,王鹏,李坚. 地震工程学报. 2019(03)
[7]穿越地裂缝带地铁隧道结构分段长度优化研究[J]. 黄强兵,姜紫看,邓亚虹,王立新,胡士伟. 水文地质工程地质. 2019(02)
[8]智能巡检机器人系统在苏通GIL综合管廊工程中的应用[J]. 腾云,陈双,邓洁清,马勇,赵科,钟岚. 高电压技术. 2019(02)
[9]西安地铁临潼线穿越地裂缝及断裂带隧道抗裂设防研究[J]. 黄强兵,郭瑞,张宁,孟振江. 现代隧道技术. 2018(06)
[10]地下综合管廊穿越地裂缝变形与受力特征研究[J]. 闫钰丰,黄强兵,杨学军,王平. 工程地质学报. 2018(05)
博士论文
[1]隐伏地裂缝作用下的盾构隧道变形破坏机制及力学模型研究[D]. 刘洪佳.长安大学 2012
[2]地裂缝环境下地铁隧道—围岩相互作用研究[D]. 李凯玲.长安大学 2012
[3]地下综合管廊地震反应分析与抗震可靠性研究[D]. 岳庆霞.同济大学 2007
硕士论文
[1]组合式预制管廊静力性能试验研究[D]. 沈子贺.长春工程学院 2020
[2]斜交地裂缝对综合管廊结构受力影响规律及危害性研究[D]. 杨永强.西安理工大学 2019
[3]地震作用引起的城市综合管廊动力响应研究[D]. 李宇华.安徽理工大学 2019
[4]地铁隧道斜穿活动断层支护结构力学响应机理及其安全性评价[D]. 秦昌.西南交通大学 2019
[5]地裂缝环境下城市地下综合管廊结构性状研究[D]. 闫钰丰.长安大学 2019
[6]黄土地区地裂缝对综合管廊的危害性研究[D]. 朱琳.西安理工大学 2018
[7]地震荷载作用下地下综合管廊的受力及变形研究[D]. 黄涌泉.南华大学 2018
[8]地下综合管廊地震响应分析及减震措施研究[D]. 李志伟.郑州大学 2018
[9]城市地下综合管廊监测与预警系统研究及应用[D]. 王育红.西安建筑科技大学 2017
[10]西安地铁隧道自动化监测技术与变形数据的分析研究[D]. 党永超.长安大学 2015
本文编号：2922256
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地下综合管廊示意图（依次为综合管廊外观及内部示意图）
西安建筑科技大学硕士学位论文2图1.2地裂缝分布图目前对于穿越地裂缝的地下工程常采取以下四种专项设计措施以降低安全风险：1）跨地裂缝段管廊分段设置特殊变形缝；2）跨地裂缝段管廊结构加强；3）管廊内净高预留沉降空间；4）设置柔性接头。然而由于地下工程的复杂性以及地裂缝活动的不确定性，现有的防治措施往往不足以应对地裂缝活动带来的灾害。因此，需要在分析地裂缝活动环境下综合管廊结构变形规律的基础上，建立穿越地裂缝的综合管廊安全预警体系，对穿越地裂缝的综合管廊工程采劝防治”与“预警”相结合的措施才能够更加有效地保证管廊的施工及运营安全。基于此，本文基于西安某大型地下工程，通过采用理论分析、数值模拟等方法对地裂缝活动环境下综合管廊结构变形规律及安全预警方法展开研究。在了解综合管廊穿越地裂缝的结构变形规律的基础上构建穿越地裂缝的地下综合管廊安全预警标准，并应用至具体工程中，这对有效保证穿越地裂缝的综合管廊施工安全具有重要的理论和现实价值。1.2国内外研究现状1.2.1地裂缝活动作用下地铁隧道结构影响分析美国学者于20世纪二十年代后期就开始了关于地裂缝的研究[2~5]。我国关于地裂缝的相关研究相对较晚，直至1976年唐山大地震后众多国内专家学者才开始针对地裂缝问题进行深入的研究。目前，研究的主要方法包括理论研究法、物理模型试验法、数值分析法等。
西安建筑科技大学硕士学位论文101.4.2研究载体本文研究主要依托西安市某大型地下空间综合体，其规划总长度5.85km，总用地面积117万m2。建设内容包含地下综合空间、地下综合管廊、城市道路下穿区间、地上园林景观、地铁等。其中综合管廊为全国最长地下综合管廊，包含万寿路侧与幸福路侧两条综合管廊。如图1.3所示为背景工程位置图。图1.3背景工程位置图1.5研究方法及技术路线本文以西安某大型地下综合空间为研究载体，通过对地裂缝活动环境下地下工程结构影响分析、地下综合管廊研究现状和地下工程安全预警研究三方面来查阅国内外文献。本文的研究方法主要包括：（1）理论研究：了解西安地裂缝活动影响因素、地裂缝活动下综合管廊结构变形机理及地裂缝活动下综合管廊结构特征，同时选取适当的预测模型对综合管廊应力进行预测研究。（2）模型分析：采用ABAQUS建立地裂缝与综合管廊正交与斜交不同角度的分析模型，分别背景工程不同角度穿越地裂缝情况下的上部地层变形、管廊结构竖向位移、结构应力及下部脱空情况。（3）工程应用：将本文建立的穿越地裂缝的地下综合管廊安全预警标准应用在西安某综合管廊工程中，同时构建一整套工程预警管理系统。本文采用的技术路线如图1.4所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]地裂缝环境下盾构隧道结构性状及适应性研究[J]. 苟玉轩,黄强兵,王立新,闫钰丰,贾少春. 铁道标准设计. 2020(06)
[2]西安地裂缝地段浅埋暗挖地铁隧道施工沉降规律[J]. 徐明祥,黄强兵,王庆兵,李明锷,雷建. 水文地质工程地质. 2020(01)
[3]地下综合管廊结构斜穿活动地裂缝的变形破坏机制室内模型试验研究[J]. 胡志平,张丹,张亚国,王少卿,李芳涛. 岩石力学与工程学报. 2019(12)
[4]考虑接缝影响的地下综合管廊振动台模型试验[J]. 冯立,丁选明,王成龙,陈志雄. 岩土力学. 2020(04)
[5]多工况下地裂缝活动对地下综合管廊受力特性影响研究[J]. 马慧勇,张亮,张雨童,梅源,赵加兵. 市政技术. 2019(05)
[6]地裂缝-隧道-围岩动力相互作用模型试验研究[J]. 杨龙伟,杨觅,门玉明,王鹏,李坚. 地震工程学报. 2019(03)
[7]穿越地裂缝带地铁隧道结构分段长度优化研究[J]. 黄强兵,姜紫看,邓亚虹,王立新,胡士伟. 水文地质工程地质. 2019(02)
[8]智能巡检机器人系统在苏通GIL综合管廊工程中的应用[J]. 腾云,陈双,邓洁清,马勇,赵科,钟岚. 高电压技术. 2019(02)
[9]西安地铁临潼线穿越地裂缝及断裂带隧道抗裂设防研究[J]. 黄强兵,郭瑞,张宁,孟振江. 现代隧道技术. 2018(06)
[10]地下综合管廊穿越地裂缝变形与受力特征研究[J]. 闫钰丰,黄强兵,杨学军,王平. 工程地质学报. 2018(05)
博士论文
[1]隐伏地裂缝作用下的盾构隧道变形破坏机制及力学模型研究[D]. 刘洪佳.长安大学 2012
[2]地裂缝环境下地铁隧道—围岩相互作用研究[D]. 李凯玲.长安大学 2012
[3]地下综合管廊地震反应分析与抗震可靠性研究[D]. 岳庆霞.同济大学 2007
硕士论文
[1]组合式预制管廊静力性能试验研究[D]. 沈子贺.长春工程学院 2020
[2]斜交地裂缝对综合管廊结构受力影响规律及危害性研究[D]. 杨永强.西安理工大学 2019
[3]地震作用引起的城市综合管廊动力响应研究[D]. 李宇华.安徽理工大学 2019
[4]地铁隧道斜穿活动断层支护结构力学响应机理及其安全性评价[D]. 秦昌.西南交通大学 2019
[5]地裂缝环境下城市地下综合管廊结构性状研究[D]. 闫钰丰.长安大学 2019
[6]黄土地区地裂缝对综合管廊的危害性研究[D]. 朱琳.西安理工大学 2018
[7]地震荷载作用下地下综合管廊的受力及变形研究[D]. 黄涌泉.南华大学 2018
[8]地下综合管廊地震响应分析及减震措施研究[D]. 李志伟.郑州大学 2018
[9]城市地下综合管廊监测与预警系统研究及应用[D]. 王育红.西安建筑科技大学 2017
[10]西安地铁隧道自动化监测技术与变形数据的分析研究[D]. 党永超.长安大学 2015
本文编号：2922256
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