地下综合管廊穿越地裂缝变形与受力特征研究

闫钰丰 黄强兵 杨学军 王平

闫钰丰, 黄强兵, 杨学军, 王平. 2018: 地下综合管廊穿越地裂缝变形与受力特征研究. 工程地质学报, 26(5): 1203-1210. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2018132
引用本文: 闫钰丰, 黄强兵, 杨学军, 王平. 2018: 地下综合管廊穿越地裂缝变形与受力特征研究. 工程地质学报, 26(5): 1203-1210. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2018132
YAN Yufeng, HUANG Qiangbing, YANG Xuejun, WANG Ping. 2018: RESEARCH ON THE DEFORMATION AND FORCE CHARACTERISTICS OF UNDERGROUND UTILITY TUNNEL CROSSING GROUND FISSURE. JOURNAL OF ENGINEERING GEOLOGY, 26(5): 1203-1210. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2018132
Citation: YAN Yufeng, HUANG Qiangbing, YANG Xuejun, WANG Ping. 2018: RESEARCH ON THE DEFORMATION AND FORCE CHARACTERISTICS OF UNDERGROUND UTILITY TUNNEL CROSSING GROUND FISSURE. JOURNAL OF ENGINEERING GEOLOGY, 26(5): 1203-1210. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2018132

地下综合管廊穿越地裂缝变形与受力特征研究

doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2018132
基金项目: 

国家自然科学基金面上项目 41372328

国家自然科学基金面上项目 41072222

陕西省重点研发计划项目 2017ZDXM-SF-095

详细信息
    作者简介:

    闫钰丰(1994-), 男, 硕士, 主要从事城市地下空间开发与安全利用、防灾减灾方面的研究工作. Email: 2016126016@chd.edu.cn

    通讯作者:

    黄强兵(1972-), 男, 博士, 教授, 主要从事地质工程与岩土工程等方面的教学与研究工作. Email: dcdgx24@chd.edu.cn

  • 中图分类号: P642.27

RESEARCH ON THE DEFORMATION AND FORCE CHARACTERISTICS OF UNDERGROUND UTILITY TUNNEL CROSSING GROUND FISSURE

  • 摘要: 以西安市昆明路地下综合管廊穿越f3地裂缝为研究对象,基于有限元数值模拟分析了地裂缝错动作用下分段地下综合管廊的变形与受力特征。结果表明:地裂缝错动作用下地下管廊顶板竖向沉降变形整体上呈现反“S”形特征,其变形量随地裂缝错动量的增大而增大;管廊结构纵向变形大致可划分3个变形段即下盘翘曲变形段、不均匀沉降段和上盘整体沉降段;在管廊设计使用寿期100 a内地裂缝错动量为50 cm时,管廊接头部位顶板的水平位移在地裂缝带处达到峰值,为4.1 cm,而底板水平位移为3.2 cm,管廊接头部位易发生张开、错位破坏现象,应予以加固;在地裂缝带附近,上盘管廊底板的接触压力减低至0,存在底板脱空现象,应预留注浆孔便于必要时进行注浆加固处理,而下盘管廊底板的接触压力则有明显增大的趋势;当地裂缝错动量超过20 cm时管廊结构顶、底板的拉应变超过了混凝土的极限拉应变,管廊变形破坏模式主要为拉张破坏。研究结果可以为西安市及其他地裂缝发育区地下综合管廊穿越地裂缝带的结构设计提供科学依据。
  • 图  1  西安市地下综合管廊与地裂缝平面分布图

    Figure  1.  Plane distribution of underground utility tunnel and ground fissures in Xi'an city

    图  2  3-3'地层剖面图(单位:m)

    Figure  2.  Stratum section of 3-3'(unit: m)

    图  3  地下综合管廊设计示意图

    Figure  3.  Design diagram of underground utility

    图  4  管廊与地裂缝正交示意图

    Figure  4.  Schematic diagram of underground utility tunnel or thogonally crossing ground fissure zone

    图  5  有限元计算模型

    Figure  5.  Schematic diagram of FE numerical calculation model

    图  6  模型竖向位移云图(sz=50 cm)

    Figure  6.  Vertical displacement nephogram(sz=50 cm)

    图  7  模型水平位移云图(sz=50 cm)

    Figure  7.  Horizontal displacement nephogram(sz=50 cm)

    图  8  地裂缝不同位错量作用下地表竖向位移曲线图

    Figure  8.  Vertical displacement curve of ground surface under the action of ground fissure

    图  9  地裂缝不同位错量作用下地表水平位移曲线图

    Figure  9.  Horizontal displacement curve of ground surface under the action of ground fissure

    图  10  管廊竖向沉降变形云图(sz=50 cm)

    Figure  10.  Vertical settlement deformation nephogram of underground utility tunnel(sz=50 cm)

    图  11  管廊顶板竖向沉降变形曲线图

    Figure  11.  Vertical settlement deformation curve of underground utility tunnel roof

    图  12  管廊水平变形云图(sz=50 cm)

    Figure  12.  Horizontal deformation nephogram of underground utility tunnel(sz=50 cm)

    图  13  管廊顶板水平变形曲线图

    Figure  13.  Horizontal deformation curve of underground utility tunnel roof

    图  14  管廊底板水平变形曲线图

    Figure  14.  Horizontal deformation curve of underground utility tunnel roof

    图  15  管廊底板接触压力曲线图

    Figure  15.  Contact pressure curve of underground utility tunnel floor

    图  16  管廊顶板纵向应变变化曲线

    Figure  16.  Strain curves of underground utility tunnel roof

    图  17  管廊底板纵向应变变化曲线

    Figure  17.  Strain curves of underground utility tunnel floor

    表  1  数值模拟计算参数

    Table  1.   Parameters of numerical simulation calculation

    地层 弹性模量/MPa 泊松比 容重/kN·m-3 黏聚力/kPa 内摩擦角/(°)
    ①素填土 12.85 0.3 18 18 19
    ②黄土 32.43 0.28 18.6 37 30
    ③黄土状土 32.71 0.28 18.8 29 25
    ④粉质黏土 31.08 0.28 19.9 35 28
    ⑤古土壤 33.54 0.28 19.7 35 28
    ⑥粉质黏土 27.55 0.28 18.7 29.2 26
    管廊 30000 0.2 25
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    表  2  接触面计算参数

    Table  2.   Computing parameters of interface

    接触面名称 法向刚度/kPa 切向刚度/kPa 黏聚力/kPa 内摩擦角/(°)
    管廊之间 1500000 150000 38 35
    管土接触面 30000 3000 23 27
    地裂缝 8000 800 10 18
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-30
  • 录用日期:  2018-07-20
  • 刊出日期:  2018-10-25

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