工程地质学报
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工程地质学报  2017, Vol. 25 Issue (6): 1624-1632    DOI: 10.13544/j.cnki.jeg.2017.06.027
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基于断裂错动引起地铁隧道的变形响应研究
孟振江1,2, 彭建兵1,2, 黄强兵1,2, 郭瑞1, 宋彦辉1,2, 黄树华3
1. 长安大学地质工程与测绘学院 西安 710054;
2. 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室 西安 710054;
3. 中铁第一勘察设计院集团有限公司 西安 710043
STUDY ON DEFORMATION RESPONSE OF METRO TUNNEL BASED ON FRACTURE DISLOCATION
MENG Zhenjiang1,2, PENG Jianbing1,2, HUANG Qiangbing1,2, GUO Rui1, SONG Yanhui1,2, HUANG Shuhua3
1. College of Geology Engineering and Geomatics, Chang'an University, Xi'an 710054;
2. Key Laboratory of Western Mineral Resources and Geological Engineering, Ministry of Education, Xi'an 710054;
3. China Railway First Survey and Design Institute Group Ltd., Xi'an 710043
 全文: PDF (5018 KB)   HTML( )   输出: BibTeX | EndNote (RIS)      背景资料
摘要 以西安地铁隧道穿越骊山山前断裂为研究原型,分析了该断裂的活动特征,并基于近场区地震危险性分析结果,对断裂黏滑活动可能产生的地表最大垂直位错量进行了预测;运用数值模拟方法,研究了断裂错动造成地层与隧道的变形响应特征,并对分段隧道结构受损的临界位错量值进行了分析验证;计算了断裂活动的影响范围,确定了地铁隧道穿越断裂带的主要设防区域。研究结果表明,随着断裂位错量的增大,上盘地层的沉降响应表现较明显,上下盘地层的差异沉降区域集中在断裂带附近,并呈"倒三角"形状逐渐向两侧扩展;当断裂位错量大于20cm时,上下盘远离断裂带的地铁隧道差异沉降尤为严重;当上盘沉降量达到50cm时,相邻分段隧道产生拉张、位错破坏;基于隧道拱顶处地层的竖向位移变化特征,得到地铁隧道穿越该断裂带的最小纵向设防长度为上盘40m、下盘15m,经对比验证,数值模拟计算结果与现场勘察结论一致;最后提出了相应的设防建议措施。
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关键词断裂活动   地铁隧道   数值模拟   变形响应   设防长度     
Abstract: Piedmont fracture of Mount Li that Xi'an metro tunnel pass through was taken as research prototype, and the activity characteristics were analyzed, and the biggest vertical displacement of the ground surface by the fault sticky slip activity was forecast based on the risk analysis results of earthquake in near field. The responsive deformation and failure characteristics of stratum and subway tunnel caused by fracture dislocation were studied by using numerical simulation method, and the critical dislocation amount of section tunnel structure damaged was analyzed and verified; the influence range of fracture activity were calculated, and the main fortification area of the subway tunnel crossing the fault zone was determined. Research result shows that the settlement response of stratum on the hanging wall is more obvious with the increase of the amount of fracture dislocation, differential settlement areas of stratum between the hanging wall and foot wall are concentrate near the fracture zone, which extend to both sides taking on the shape of "inverted triangle" gradually. When the amount of dislocation is greater than 20cm, the differential settlement of metro tunnel between the hanging wall and foot wall is particularly serious; the adjacent sectional tunnels appear tension and dislocation phenomena when the dislocation of hanging wall is 50cm. Based on the changing characteristics of the stratum vertical displacement at the tunnel vault, the least longitudinal fortified lengths of subway tunnel passing through the fault zone are get, which are 40m on the hanging wall and 15m on the footwall. The experimental results are consistent with the field investigation results after contrasting and verifying. Finally, corresponding proposed measures for fortification are put forward.
Key wordsFracture activity   Metro tunnel   Numerical simulation   Deformation response   Fortified length   
收稿日期: 2017-09-23;
基金资助:

中国地质调查局项目(DD20160235),国家重点基础研究发展计划(973计划)(2014CB744700),国家自然科学基金项目(41772274),中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(310826174001)资助

通讯作者: 彭建兵(1953-),男,博士,教授,博士生导师,主要从事工程地质、地质灾害方面的研究工作.Email:dicexy_1@chd.edu.cn     E-mail: dicexy_1@chd.edu.cn
作者简介: 孟振江(1984-),男,博士,工程师,主要从事工程地质、地质灾害方面的研究工作.Email:mengzj@chd.edu.cn
引用本文:   
. 基于断裂错动引起地铁隧道的变形响应研究[J]. 工程地质学报, 2017, 25(6): 1624-1632.
. STUDY ON DEFORMATION RESPONSE OF METRO TUNNEL BASED ON FRACTURE DISLOCATION[J]. Journal of Engineering Geology, 2017, 25(6): 1624-1632.
 
没有本文参考文献
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