地鐵隧道基底溶蝕風化紅層動力特性及長期沉降變形研究.pdf

1、地基的穩(wěn)定與變形問題一直是巖土工程界的主要研究課題之一。隨著城市軌道交通建設的迅猛發(fā)展，地鐵隧道在投入運營后，基底變形與穩(wěn)定問題已成為社會關注的熱點研究問題。長沙為紅層覆蓋區(qū)，溶蝕風化礫巖層是紅層基巖受風化與溶蝕共同營力作用下形成的巖層。該種地層具有“分布復雜，結構松散，巖層強度低”的特點。本文以長沙地鐵線路中穿越紅層為背景，依托國家重點基礎研究發(fā)展計劃項目等科研項目，采用室內試驗、理論分析及數(shù)值計算相結合的方法，系統(tǒng)地針對列車振動荷載

2、作用下地鐵隧道基底圍巖的動力特性進行研究，以解決隧道溶蝕風化巖的長期沉降變形問題。主要研究內容與成果如下:
　　(1)綜合溶蝕風化礫巖的巖性組成、地質構造環(huán)境、場地條件等因素，探討了溶蝕風化巖的形成機理，并依托工程勘察、室內試驗等方法分析了溶蝕風化礫巖對工程的影響。
　　(2)采用DDS-70動三軸試驗儀，開展了多因素下:不同動應力、靜偏應力、圍壓、固結比及荷載頻率工況下溶蝕風化巖的室內動力加載試驗，總結了溶蝕風化礫巖的軸向

3、動變形發(fā)展規(guī)律，并比較了不同因素的影響程度。試驗結果表明:溶蝕風化巖在循環(huán)振動荷載下的軸向累積變形受動應力及靜偏應力兩類因素影響較為顯著，并隨著動應力、靜偏應力的提高而增大;累積變形受加載頻率、圍壓、固結應力比等因素影響較小;溶蝕風化巖的動彈性模量隨應變增大而顯著減小。
　　(3)基于彈塑性理論和邊界面理論，建立了溶蝕風化巖的本構方程，推導了相應的本構積分算法及迭代格式，利用有限差分軟件完成了邊界面模型有限差分計算程序的二次開發(fā)，

4、并結合已有的試驗結果驗證了模型的有效性。
　　(4)運用有限差分數(shù)值計算方法，分別探討了溶蝕風化巖在不同行車速度、不同管片厚度、基底不同溶蝕層厚度分布下盾構隧道底部的動力響應特征。結果表明:地鐵隧道列車振動的顯著影響深度約為基底以下4m范圍。
　　(5)依據提出的沉降預測模型研究了盾構隧道基底溶蝕風化巖的長期沉降變形問題。圍繞盾構隧底溶蝕風化巖長期累積變形問題進行了計算與研究，分析得出:隧道地基的累積變形隨著列車運行速度的增