黄土地层湿陷对地铁区间隧道的影响机制研究

发布时间：2020-10-14 10:01

　　 近年来,随着西安地铁工程建设项目的开展,地铁某些区间穿越湿陷性黄土地层。建设初期隧道周边地层不具备浸水湿陷条件,黄土地层对隧道影响不显现,地铁建成后受客观因素影响,如强降雨裂隙下渗、附近河道渗水、地下水位改变、隧道开挖临空面汇水效应等,可能导致隧道周边地层含水率改变,造成隧道结构受力改变引发衬砌开裂、错台等各种病害,威胁运营安全。因此,本文以西安地铁临潼线(9号线)芷阳五路~芷阳广场区间为具体工程背景,对地铁区间隧道穿越湿陷性黄土层隧道径向围岩压力和地层围岩压力以及隧道衬砌结构受力变形进行研究,并对区间隧道基底湿陷性黄土处治进行分析总结以及论证。主要成果如下:1、通过土工离心模型试验以及数值仿真的方法,对区间隧道径向围岩压力及周围底层围岩压力进行研究,可以看出:(1)随着黄土地层浸水的过程,隧道衬砌受力重新分布,隧道径向围岩压力和隧周地层围岩压力均呈增大趋势;(2)通过衬砌地应力承担比的变化以及压力拱范围的减小说明,由于地层浸水围岩承载能力减弱,衬砌结构承担的地层应力增大。通过对模型变形及衬砌结构受力变形分析发现,基底以及基底不均匀湿陷会对隧道围岩及衬砌结构在地表沉降、结构受力及不均匀变形方面产生更大的影响。2、通过对不同埋深基底压缩应力与起始湿陷压力比较发现,隧道基底一定范围内的压缩应力小于起始湿陷压力,且随着隧道埋深的增大这一范围逐渐减小。因此从隧道湿陷性黄土地基处理的角度出发,应当先确定隧道埋深地基压缩应力的影响范围,当隧道基底湿陷性土层厚度小于这一计算范围时,基底湿陷性黄土可不做特殊处理,按一般黄土地基处理即可。3、对地铁隧道基底地基处理的处治方法进行论述总结,并以地铁暗挖区间为研究对象,提出了树根桩处治湿陷基底的方案,根据具体工况对该方案进行初步设计,并从承载力和处治效果方面进行验证,验证了树根桩处治技术的可行性。黄土地层对地铁隧道受力性状产生不利作用,研究黄土浸水对隧道结构及围岩受力性状的影响,并提出湿陷性地基的有效处治有段,可为黄土地区地铁隧道前期设计及后期运营提供依据。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U452.11;U231
【部分图文】：

本文研究技术路线图

密度 3ML 1 1应变 / 1 1应力 1 2ML T 1 1质量mM 131/ n力 F2MLT 121/ n土压力 P / 1 1/n重度 / 1n加速度a2LT 1n时间（渗流/固结/扩散） t T 121/ n沉降 S L 1 1/n荷载频率 T 1n2.1.3 TLJ-3 型土工离心模型试验系统本文离心模型试验依托长安大学 TLJ-3 型土工离心模型试验系统（见图 2.1）。主要包括主机、拖动与调速监控系统、数据采集系统等部分。

图 2.3 土压力传感器验材料的确定了便于模型制作以及监测仪器的布置，考虑到采用大模型箱进行试验，尺寸为 0.70（长） 0.3 32.4m 45m 的原型面积。考虑到箱壁摩阻力，在模型箱周边涂上液体硅油，以减弱箱壁的摩围岩参数性实验模拟现场工况有两种方法，一种是完全模的黄土地基，可根据实际土层厚度和分布，制作样按照实际工况上下排列紧密叠合支撑模型；土地基中选出一个典型层，按照该层原状土的密
【参考文献】

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本文编号：2840521