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西安地裂缝对明挖地铁闭合框架结构影响的模型试验研究

作　者: 闫金凯
导　师: 彭建兵
学　校: 长安大学
专　业: 岩土工程
关键词: 西安地裂缝地铁整体式闭合框架结构结构模型试验有限元数值模拟
分类号: U231.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 71次
引　用: 1次
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内容摘要

随着西安市城市规模的快速发展,交通问题日益突出,地下铁道的建设逐渐提上议事日程。但是由于自然和人为等因素的作用和影响,自70年代后期以来,西安市区先后出现了10余条地裂缝带,并且还在不断发展中,必将对即将修建的西安地下铁道工程造成严重的影响。由于地铁工程无法避让,必须穿越这些地裂缝带,并且不允许建成运营后出现大的破坏,因此明确地裂缝对地铁结构的影响机制、解决地铁穿越地裂缝带的问题就显得尤为重要。本文通过大比例尺(1:5)的地裂缝与地铁闭合框架结构模型试验,研究西安典型地层埋深20.0m范围内地裂缝活动对明挖法施工的地铁整体式闭合框架结构的影响机制,包括闭合框架结构的受力及破坏情况、结构附近土体的应力和变形情况等,确定了闭合框架结构的受力模式。用MARC有限元软件建立地裂缝与地铁闭合框架结构数值模型,通过数值计算,分析闭合框架结构在地裂缝影响下的受力及变形情况、结构附近土体的变形情况等,并与模型试验所得结果进行对比,对模型试验结果进行优化,为地铁二号线穿过地裂缝地段采用明挖法施工的地铁结构设计提供科学依据,并对明挖法施工的地铁穿越地裂缝的结构措施和防水措施提出了建议。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-15
  1.1 问题的提出  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-14
    1.2.1 西安地裂缝研究现状  10-11
    1.2.2 西安地裂缝对城市建设的危害及灾害特征  11-14
  1.3 本文的研究内容  14-15
第二章西安地裂缝的基本特征  15-29
  2.1 地裂缝的基本特征及空间分布规律  15-23
  2.2 地裂缝的活动特征  23-25
  2.3 地裂缝影响下地铁隧道可能发生的破坏模式及病害  25-29
第三章结构模型试验  29-45
  3.1 模型试验目的  29
  3.2 试验装置与原理  29-31
    3.2.1 试验平台  29
    3.2.2 试验原理  29-31
  3.3 模型试验设计  31-36
    3.3.1 模型的定义  31-32
    3.3.2 相似原理  32-33
    3.3.3 试验模型设计  33-36
  3.4 数据采集  36-42
    3.4.1 沉降的观测  36-40
    3.4.2 土压力的测量  40-42
    3.4.3 应变片的布设  42
  3.5 试验步骤  42-45
第四章模型试验数据分析  45-68
  4.1 土体沉降分析  45-51
    4.1.1 沿结构纵向土体沉降分析  45-48
    4.1.2 沿结构横向土体沉降分析  48-51
  4.2 地表裂缝扩展情况  51-53
  4.3 竖向土压力分析  53-57
    4.3.1 沿结构纵向竖向土压力分析  53-54
    4.3.2 沿结构横向竖向土压力分析  54-57
  4.4 闭合框架结构受力变形分析  57-62
  4.5 闭合框架结构的变形破坏情况  62-67
  4.6 闭合框架结构的变形破坏模式  67-68
第五章有限元模拟  68-82
  5.1 MARC有限元程序简介  68-69
  5.2 有限元分析计算说明  69-77
    5.2.1 本构关系的确定  69-70
    5.2.2 计算模型的建立  70-72
    5.2.3 计算结果分析  72-77
  5.3 有限元模拟结果与模型试验结果对比分析  77-79
  5.4 关于地铁穿越地裂缝带的结构措施和防水措施的思考  79-82
    5.4.1 结构措施建议  79-80
    5.4.2 防水措施建议  80-82
第六章结论与展望  82-84
  6.1 主要结论  82-83
  6.2 展望  83-84
参考文献  84-88
硕士研究生期间公开发表论文  88-89
致谢  89

西安地裂缝对明挖地铁闭合框架结构影响的模型试验研究

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