【硕士】地裂缝对西安地铁二号线洞室围岩稳定性研究【2009】

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内容简介

　　学科专业：工程力学　　授予学位：工学硕士　　学位授予单位：西安工业大学　　学位年度： 2009年　　地裂缝是西安市主要的环境地质灾害，而西安地铁六条线路都垂直或倾斜地穿过地裂缝，因此地裂缝的存在给西安地铁的修建造成了很大的困难。　　本文以西安地铁二号线南门至南稍门区间作为研究背景，首先分析了不同衬砌结构条件下，地裂缝对地铁区间隧道围岩稳定性的影响，利用ANSYS有限元分析软件对穿越地裂缝处的隧道的开挖和支护过程进行了数值模拟。通过对比分析地裂缝处与非裂缝处围岩一支护系统的应力、应变变化情况，来确定地裂缝对洞室的稳定性影响。当洞室开挖到裂缝处时，围岩的位移、应力有较大幅度的增加。对于沉降量来说：在非裂缝处和穿过裂缝处时，沉降量相差14mm，也就是说从位移的角度来看，沉降量增加了14mm。所以地裂缝处的洞室顶部是最危险的部位。对于洞侧壁的水平方向变形来说：在非裂缝处和穿过裂缝处时，洞壁4号点处位移变形量相差15mm，洞壁5号点处位移变形量相差6mm，从位移的角度来看，分别增加了15mm和6mm。地裂缝处洞室的侧壁变形也明显大于非裂缝处的变形。分析可得，地裂缝对洞室的破坏可能为洞顶的张拉破坏与洞室侧壁的剪切破坏，具体变形为洞顶的塌落和侧壁的滑塌，在洞室开挖过程中，地裂缝对洞室的破坏具有决定性的作用。其次将地裂缝作为一个弱面处理，通过理论分析地裂缝与地铁洞室的稳定性关系，寻找地裂缝对洞室稳定影响的最不利位置，确定围岩裂区范围，从而确定洞室围岩最容易破坏位置，为施工提供参考依据。实例分析通过西安地铁二号线之上的三条地裂缝F5、F6、F7进行实际计算，得出西安地裂缝对地铁洞室产生剪切破坏时的最不利角度约为500裂缝与给定坐标轴的夹角500的地方，就是地裂缝对地铁洞室产生剪裂破坏而形成的剪裂区最大的地方。　　本课题得出的结论，为西安地铁二号线穿越地裂缝施工提供一定的参考价值和实用意义。　　

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