客运铁路路基穿越地裂缝带特性数值模拟概述

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1、客运铁路路基穿越地裂缝带特性数值模拟概述第一章绪论1.1研究目的与意义我国最早的高速铁路建设始于1999年8月16日的秦沈客运专线，与国外高速铁路建设相比，晚了30余年。但中国高铁发展起步虽晚，但发展最快。中国铁路经过十多年坚持不懈的努力，我国铁路通过技术创新，CTCS～3级列车运行控制系统及RBC设备的成功运用，标志着我国高铁技术运用达到了世界领先水平，已形成了具有中国特色的高铁技术体系，也为我国拥有自主知识产权的高铁技术走走向世界奠定了坚实的基础。从2004年广深铁路的试验开行，2007年和谐号动车组的广泛运行，到2012年哈大高铁的正

2、式运营通车，再到2013年中国高铁四纵干线的基本成型。因为高铁的运用普及，去年中国铁路一共发送了高达21亿多人次的旅客，高速铁路发送旅客达到了五亿之多，由此可见高速铁路的发送量高达总铁路发送量的四分之一。高速铁路的不断发展，不仅拉近了城市间的距离，拉动了城市间的沟通交流，更促进了国民经济的快速增长。高铁已成为我国引以为豪的国家名片。可以预见，21世纪是我国高速铁路建设的高峰时期。其中，作为贯通山西南北，连接陕西的铁路快速大动脉的大同西安客运专线高速铁路的建设将会实现太原至大同或者运城两个小时乘高铁就可以到达，太原至西安、郑州、北京乘坐高铁三

3、个小时就可以到达的目标，这样的话就积极推动了陕西省和山西省及邻近地区社会经济的发展与沟通建设。这也是继郑西高速铁路之后又一条穿越我国中西部黄土地区的客运专线高速铁路。从搜集的史志资料整理统计，山西断陷各盆地内有文字记载的地质灾害共计82条（不包括地震形成的灾害），其中有描述地裂缝出现或产生的记录23条，具体位置不详，判断主要分布在历史地震震中、盆地边界的活动断裂附近。汾渭地堑地处黄河流域的中游（图1-1），二十世纪中后期，地裂缝灾害十分严重[1-3]（图1-2）。.1.2国内外的研究现状远在几千年前，中国人的祖先就早已对地裂缝有了初步的认识

4、，并且将其记载入了史书当中。在《史记赵世家》一书中，对地震地裂缝是这样描述的：秦始皇十六年（公元前231年），代地大动，自乐徐以西，北至平阴，台屋墙桓大半坏，地诉东西百三十步。书中所说的代地，在今河北省蔚县境内，其所描述的地裂缝，不仅有方向，而且还涉及到地裂缝的长度。《后汉书五行志》指出，汉灵帝建宁四年（公元171），山西河东出现地裂12处，裂合长十里百七十步，广者三十余步，深不见底。《晋书本纪》记载着，晋怀帝永嘉三年（公元309年），湖北当阳地裂三所，各所三丈，长三百余步。在《顺治新郑县志》中，对地裂缝的描述又有所前进，书中写着：明崇祯十

5、三年（公元1640年）秋，新郑县西南二十里桐树张家庄地裂，阔二丈余，长三十余丈，井裂两开，水溢出。第二章大西客运专线高铁沿线地裂缝概况2.1区域性地质环境条件山西省多年降水量的平均值约为853亿t，年平均降雨深度为534mm。其中大部分地区的降水量在400~800mm范围之间，降水量以晋东南向西北方向逐渐呈递减的趋势。降水的分布随高程的垂直变化是较为明显的，正所谓的山高雨大。山西地区的径流特征一般是山区径流较大，盆地较小，例如五台山、云中山的年径流深在200mm左右，盆地却只在25mm以下。另外，关于山西地区的暴雨情况分析结果是，该省暴雨地

6、区的分布非常不均匀，南部暴雨频繁量大，而北部次数少并且量小。暴雨主要能形成洪水，时间主要集中在7、8月，在这段时间，洪水与暴雨发生的时间相一致。另外，从水资源量来看，山西省多年平均的地表水的资源量为114亿m3，地下水的资源量为93.25亿m3，地表的径流量主要集中在汛期7、8月和9月这三个月，出现连续枯水年和连续的丰水年。旱灾相当于洪水给山西造成了更大的损失，为了解决干旱问题，山西地区严重开采地下水，这样就引起了地下水位的下降，导致漏斗范围的不断扩大因此例如地裂缝，地面沉降等次生灾害就会频发。..2.2大西客运专线沿线的地裂缝的发育规律及

7、特征山西断陷盆地地裂缝的出现可谓历史悠久，早在汉代就有历史文献记载。进入现代，特别是二十世纪八十年代以来，随着人类工程活动和地下水的持续超采，加剧了地裂缝的活动，也诱发产生了新的地裂缝（图2-4）。根据收集的资料和大西客运专线高速铁路地裂缝勘察与评估报告[41]，我们得出了以下概况。太原盆地、临汾盆地和运城盆地内与大西客运专线高速铁路线路相交或可能相交的地裂缝位置及总体特征分别见（图2-5）、（图2-6）和（图2-7）。地裂缝的成因类型主要有构造型（断层蠕滑、隐伏断裂控制或影响）、湿陷型和古地貌（地形）控制型四种类型。高堆地裂缝位于临汾市尧

8、都区刘村镇高堆～官场～嘉泉一带（图2-8），始出现于1976年，基本沿地貌单元边界展布。据当地村民介绍，当时该地裂缝如下图（图2-9）。在大西客运专线高速铁路线路附近，裂缝（LF