黄土湿陷性对既有地铁结构受力影响研究

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1、分类号:U4510710-2013221006专业硕士学位论文黄土湿陷性对既有地铁结构受力影响研究韩冬导师姓名职称张宏光副教授田巨锋高工专业学位类别申请学位类别工学硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2015年4月25日论文答辩日期2015年6月10日学位授予单位长安大学StudyontheimpactofloesscollapsibilityonexistingmetrotunnelstructureAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HanDongSupervisor：Assoc.Prof.

2、ZhangHongguangSeniorEngineerTianJufengChang’anUniversity,Xi’an,China摘要目前，国内外在湿陷性黄土地层中修建地铁隧道的案例比较少。西安轨道交通临潼线沿线多为湿陷性黄土地层，需要针对这一特点对地铁结构可能产生的影响进行研究。本文以西安轨道交通临潼线工程为依托，通过室内离心模型试验研究了黄土地基湿陷时衬砌的受力变形特点。本文研究内容主要包括以下两方面：一、基于隧道下伏黄土地基均匀湿陷的研究；二、基于隧道地基部分湿陷即地基不均匀湿陷的研究。模型试验中试验测点布置在衬砌的拱顶、拱肩、拱脚、边墙和仰

3、拱处。最后，基于密模修正法对该工程开展了有限元分析。得出的主要研究成果如下：均匀湿陷方面：（1）湿陷前后，衬砌环向应力均处于受压状态，最大压应力出现在拱脚，大小为2MPa。且湿陷前后，各测点应力变化幅度很小，衬砌强度完全满足变化幅度的要求。但均匀湿陷造成隧道衬砌出现较大的沉降变形（约30厘米），不符合地铁运营设计要求，需要进行地基处理。（2）根据湿陷发生后隧道地基的沉降曲线可知，在隧道中线处的地基沉降值最小，这是由于挖去隧道空间的土体造成隧道中线处竖向土压力最小造成的。因此，在隧道地基处理设计时应加强隧道中线两侧的地基强度参数，对隧道中线处参数适当降低，

4、以满足工程经济性要求。不均匀湿陷方面：（1）湿陷面积为1.5D×D时，应力影响范围在2.5D左右，不均匀湿陷发生前后，拱顶，拱肩，拱脚，边墙，仰拱底环向均处于受压状态，所受压应力为0.48~1.7MPa，满足衬砌结构要求。其中仰拱底环向应力变化对不均匀湿陷的发生最为敏感，这是由于不均匀湿陷的发生导致了仰拱不能与下伏地基协调变形。（2）纵向应力方面，不均匀湿陷发生前后，拱顶，拱肩，拱脚，边墙，纵向应力均为压应力，而仰拱底由湿陷前的受压状态变为湿陷后的受拉状态，拉应力大小约为0.5Mpa，且仰拱出现拉应力的范围与地基湿陷范围基本一致。此外，在衬砌设计时，需要

5、加强仰拱底纵向受拉设计和抗裂能力的设计。关键词：黄土地基，均匀湿陷，不均匀湿陷，拱顶，拱肩，拱脚，边墙，仰拱，环向应力，纵向应力IAbstractAtpresent,therehavebeenfewmetrotunnelsconstructedincollapsibleloessstratumhomeandabroad.Thestratumalonglintong-lineofXianmetroisfoundtobecollapsible.Itisnecessarytodoresearchintermsoftheimpactcollapsibleloes

6、smayhaveontunnellining.BasedonlintonglineofXianmetro,asystematicresearchonthecharacteristicsofthecollapsibleloessmayhaveontunnelliningisdonebymeansofcentrifugemethodinthispaper.Thefollowingaspectsareincludedasmaincontents:Firstly,explorationbasedonthetunnelswiththeloessgroundcoll

7、apsingevenly;Secondly,explorationbasedonthetunnelswiththeloessbelowcollapsingunevenly.Inthemodeltest,conveyingpointsareplannedonvault,spandrel,archfoot,sidewall,invertedarch.Atlast,theactualmodelisanalyzedusingthemethodofclosemoldmodificationforcollapsedloess.Mainconclusionsaredr

8、awnasfollowing:Theaspectofevencollapsibi