西安地铁4号线跨越地裂缝灾害研究

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1、密级公开分类号TU94工程硕士学位论文西安地铁4号线跨越地裂缝灾害研究李尚哲指导教师韩永强教授潘振华高级工程师申请学位级别工程硕士工程领域建筑与土木工程2018年5月11日西安地铁4号线跨越地裂缝灾害研究工程领域：建筑与土木工程研究生签字：学校导师签字：企业导师签字：摘要从上个世纪五十年代以来，西安市区先后共发现了14条主地裂缝以及数条次裂缝，地裂缝经过的地方，对各类工程建筑、交通设施造成不同程度的损害，给西安市带来了不小的经济损失。伴随着城市建设规模的扩大，西安市规划发展城市快速轨道交通，目前正在施工建设的地

2、铁4号线由北到南跨越14条地裂缝。地铁作为一种线性工程，鉴于现场的实际条件，地铁隧道部分行车区段不能做到避让地裂缝，所以需要在工程上做到跨越地裂缝；因此，明确地铁4号线沿线地裂缝成因机理和活动规律，以及线路大角度和小角度跨越地裂缝时对隧道结构的影响机制，对于解决地铁4号线跨越地裂缝的工程灾害问题是具有十分重要的意义。本文以西安地铁4号线隧道跨越地裂缝为研究背景，结合以往资料，首先介绍了地铁4号线沿线地裂缝的分布与活动规律；其中线路与地裂缝f3、f8、f9呈小角度交汇，其余地裂缝均与线路呈大角度交汇，这些地裂缝会

3、给4号线隧道工程项目的建设和建成之后的正常运行造成影响。其次，本文分析了地铁4号线沿线地裂缝的成因机理。通过对以往资料的分析和整理，认为构造运动是西安地裂缝出现的内在主导因素，加上西安特有的地貌，地裂缝表现出其构造性质；过度开采地下承压水是西安地裂缝形成的外在主导因素，断裂层的运动导致两侧地层出现结构差异，加上长期过度开采地下承压水带来的影响，地层容易产生差异沉降，过度开采地下承压水是地裂缝超常活动的直接原因。运用MIDAS/GTSNX有限元程序建立地铁隧道结构分别在小角度（25o）和大角度（75o）情况下跨越

4、地裂缝的数值模型，隧道结构与地裂缝相互作用，从地铁隧道受力、变形、破坏、影响范围和地层位移这几个方面对建立的模型进行模拟分析。指出地铁在小角度（25o）跨越地裂缝时，隧道结构发生的变形以剪切为主，加上扭转变形，变形范围主要在其附近2.8倍隧道直径的范围内，且下盘范围略大于上盘；地铁在大角度（75o）跨越地裂缝时，隧道结构发生的变形以拉张-剪切为主，局部有扭转和弯曲变形，变形范围主要在其附近0.35倍隧道直径的范围内，且下盘范围略大于上盘；最后，根据在前几章的内容可以得出，当地裂缝活动量达到一定值时，地铁隧道结构

5、就会产生破裂破坏；为保证地铁隧道结构能够顺利跨越地裂缝，本文从结构、防水、监测与预警等方面提出防治措施。关键词：西安地裂缝；成因机理；西安地铁；相互作用；数值模拟StudyontheGroundFracturesDisastercrossedbyXi'anMetroLine4Discipline:ArchitectureandCivilEngineeringStudentSignature:SupervisorⅠSignature:SupervisorⅡSignature:AbstractSincethefif

6、tiesofthelastcentury,atotalof14majorgroundfracturesandseveralsub-fractureshavebeendiscoveredinXi'anurbanareas,whichhavecausedvaryingdegreesofdamagetovariouskindsofengineeringbuildingsandtransportationfacilities.ToXi'anCitybroughtnotsmalleconomiclosses.Withth

7、eexpansionofurbanconstructionscale,Xi'anplanstodevelopurbanrapidrailtransit.CurrentlyunderconstructionofMetroLine4fromnorthtosouthacrossthe14groundfractures.Metroasalinearengineering,inviewoftheactualconditionsofthesite,themetrotunnelpartofthedrivingsectionc

8、annotavoidgroundfractures,soitisnecessarytocrossthegroundfracturesintheengineering;Therefore,itisclearthatthegeneticmechanismandactivitylawofgroundfracturesalongMetroLine4,aswellastheinfluenceme