泥炭质土地层盾构隧道抗震及列车振动分析

发布时间：2019-08-08 12:20

【摘要】：随着我国经济的高速发展和城市化进程的加快,城市交通压力陡增,地铁已成为缓解城市交通拥堵的主要手段。盾构法施工具有安全、高效、对周边环境扰动小等优点,已成为城市地铁区间隧道建设的主流工法,然而由此引发的一系列工程问题也引起了国内外专家学者的高度重视,尤其是对软土地区的盾构隧道而言,其在动荷载作用下的变形和受力已日益受到人们的广泛关注。本文结合昆明地区泥炭质土地层盾构隧道,开展了地震荷载和列车振动荷载作用下单孔盾构隧道的动力特性研究,主要研究了软硬不均地层对盾构隧道动力响应特性的影响,本文主要研究工作如下:(1)对泥炭质原状土和改良土体试样做一定量的动三轴土工试验,测定泥炭质土在振动作用下的各项动力学参数,如动摩擦角、动粘结力、动模量等,为研究盾构隧道在动荷载作用下的变形和受力提供计算参数。(2)本文研究了泥炭质土不同赋存条件对盾构隧道横向地震响应特性的影响,探明了当盾构隧道周围地层中富含泥炭质土软弱夹层时,两侧泥炭质土工况和下卧泥炭质土工况下的隧道结构的剪力和弯矩值较大;隧道上覆和下卧泥炭质土层时,软硬地层交界面与隧道结构的接触点附近产生异常的动应力突变,是隧道结构横向抗震的薄弱位置;地基加固能有效减小隧道结构的变形和内力,即地基强度越高,抗震效果越显著。(3)基于纵向等效刚度模型,本文研究了地震波不同激振方向作用下隧道结构纵向动力响应,并对纵向转角、管片和螺栓应力等抗震指标进行了计算,揭示了软硬地层交界面与隧道结构的接触点附近是盾构隧道纵向抗震的薄弱位置;在相等水平地震荷载作用下,纵向激振较横向激振对隧道结构的纵向受力更为不利;探明了软硬地层交界面不同倾角和盾构隧道不同埋深条件下的隧道结构纵向受力的基本规律;研究了地基注浆加固后的动力响应特性,即地基强度越高,抗震效果越显著。(4)本文研究了盾构隧道下卧土层为匀质地层和非匀质地层情况下,地铁列车振动荷载对盾构隧道运营沉降的影响,探明了地层和隧道结构受迫振动下的弹塑性变形规律;当盾构隧道穿越软硬不均地层时,地铁列车振动荷载会引起隧道基底纵向不均匀沉降,其对盾构隧道长期安全性有着显著的不利影响,并研究了地基注浆加固后的动力响应特性,即地基强度越高,抗振效果越显著。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U455.43

【参考文献】

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本文编号：2524362