深厚黄土地层湿陷对地铁盾构隧道结构变形的影响研究

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1、分类号:U4510710-2015121001硕士学位论文深厚黄土地层湿陷对地铁盾构隧道结构变形的影响研究董岳林导师姓名职称谢永利教授申请学位类别硕士学科专业名称岩土工程论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年5月13日学位授予单位长安大学EffectofTunnelDeformationonMetroShieldTunnelStructureindeeploessareasAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：DongYuelinSupervisor：Pro

2、f.XieYongliChang’anUniversity,Xi’an,China摘要西安拟修建或已建成的地铁隧道较多处于湿陷性黄土地层，局部区段甚至处于深厚黄土地层，黄土层厚度超过30m，且这些区段周围地下水丰富，在地铁修建或长期运营过程中存在较大的浸水风险。因此本文基于长安大学TLJ-3土工离心机构建光纤光栅传感器系统，提升了离心机数据测试精度及测试稳定性，同时改进原有离心机浸水装置，解决了原有浸水装置浸水压力不足、浸水量不易控制、浸水探头影响土体变形等问题，制备人工湿陷性黄土作为离心试验相似材料，开展深厚黄土层地铁隧道不

3、同浸水工况下变形特性离心试验研究，并通过数值模拟计算对离心模型试验结果进行验证，主要成果如下：1.基于长安大学TJL-3离心机构建的光纤光栅传感系统能够实现对隧道模型的变形监测，光纤光栅传感器体积小、质量轻、引线少，对离心模型试验的干扰较小，同时其抵抗电磁干扰能力强，比传统的电阻式应变传感器的测试数据更为稳定、更为准确。2.离心试验表明，深厚黄土地层浸水湿陷会引起隧道变形，并且随着浸水高度（深度）的增加，产生的变形影响会大幅加重，当基底纵向半幅不均匀浸水高度达15cm时，导致拱肩、拱腰处最大弯矩变化值达95.6KN·m，因此在

4、设计及施工中需要对深厚湿陷性黄土层进行地基处理。3.离心试验表明，深埋隧道基底土层浸水湿陷与浅埋隧道上覆土层浸水湿陷均会引起隧道结构弯矩值明显改变，造成隧道结构变形以致破坏，而且不同浸水工况引起的隧道结构变形情况有所不同。横向半幅湿陷主要会引起隧道轴向弯矩的改变，基底、上覆横向半幅湿陷时，隧道轴向弯矩变化最大值分别达187.6KN·m、168.5KN·m；纵向半幅湿陷主要会引起隧道截面环向弯矩的改变，基底、上覆纵向半幅湿陷时，隧道截面环向弯矩变化最大值分别达95.6KN·m、54.7KN·m。4.数值模拟计算表明，各浸水工况均

5、会引起地铁隧道结构不同程度的变形，与离心试验所得规律相一致，数值模拟计算的各测点弯矩值变化相比离心模型试验较小，是因为数值模拟可以完全实现浸水区域均匀浸水的理想状态，而试验受较多因素的影响，很难实现均匀浸水，会引起更大的弯矩值变化。关键词：湿陷性黄土，地铁隧道，湿陷变形，离心试验，光栅光纤传感器iAbstractThesubwaytunnels,whicharetobebuiltorbuiltinXi'an,aremostlyinthecollapsibleloessstratum.Evensomesegmentsofdeep

6、loessstratawithathicknessofover30m.Andthegroundwaterisricharoundthesesections,andthereisagreatriskofwaterimmersionintheconstructionorlongoperationofthesubway.Therefore,theexperimentalresearchonthedeformationcharacteristicsofthedeeploesstunnelunderdifferentwaterimmer

7、sionconditionsiscarriedout,andtheresultsofthecentrifugemodeltestareverifiedbynumericalsimulation,andthefollowingconclusionsareobtained.1.ThefiberBragggratingsensingsystembasedontheTJL-3centrifugeofChang'anUniversitycanmonitorthedeformationofthetunnelmodel.ThefiberBr

8、agggratingsensorissmallinvolume,lightinqualityandfewinlead,andhaslittleinterferencetothecentrifugemodeltest.Atthesametime,itcancompletelyr