大同市地下水开采对地裂缝活动的影响

通过对大同市地下水降落漏斗与地裂缝活动的相关性对比研究,找到了地裂缝活动的内在动力 源泉,为城市地质灾害防治和建设规划提供了科学依据。

地裂缝活动作用下城市立交桥地震易损性分析

城市立交桥等线型结构无法彻底避免地裂缝活动的影响。基于地裂缝场地上盘对地震动的放大效应,考虑地裂缝与桥梁结构的交角,得到结构非线性动力时程分析时的非一致地震动输入的上盘放大系数。地裂缝两侧的沉降差使得连续桥内力显著变化,导致桥墩的轴力增大且在地震作用下桥墩顶部的水平力增大。针对西安地裂缝场地与地裂缝活动特征,以三跨城市立交桥为例,采用park模型作为桥墩的损伤指标,考虑结构与地震动的不确定性,对立交桥进行不同场地条件的易损性分析。研究表明,地裂缝活动使得跨骑地裂缝的城市立交桥桥墩在地震作用下的失效概率相比于非地震缝场地显著增大,且桥墩的失效概率与其位置有关。

地裂缝活动区域高程测量技术设计体会点滴

本文结合西安市高架快速干道工程高程控制测量技术设计之实例,提出了用“串式附合线路”解决地裂缝活动区域高程测量常见问题的方法。

装配式地下管廊穿越活动地裂缝的适宜性分析

在地裂缝分布广泛的地区,装配式地下综合管廊穿越活动地裂缝的适宜性尚不明确。为了研究装配式地下管廊在地裂缝活动作用下的受力与变形特性,通过建立装配式地下综合管廊穿越地裂缝的三维有限元模型,设置了10 cm、15 cm,20 cm和25 cm 4种不同沉降量工况以及45°、60°、75°和90°4种不同的地裂缝与管廊相交角度,分别进行了数值模拟计算分析。结果表明:随着地裂缝活动量的增加,管廊的变形与纵向应力均呈增大的趋势,且当沉降量接近20 cm时,管廊底板最大纵向拉应力达到混凝土抗拉极限,位置在下盘接触且靠近地裂缝处;地裂缝与管廊交角越小,管廊最大纵向拉应力越小,但扭转效应明显;在地裂缝活动性较弱的场地,装配式管廊穿越地裂缝表现出对不均匀变形更优越的适宜性。研究成果对地裂缝活动作用下装配式管廊的破坏机理的研究以及灾害防治具有重要意义。

邻近地裂缝地铁隧道地震响应分析

西安地铁3号线有3个区间隧道近距离平行通过地裂缝。采用数值模拟方法分析地震荷载作用下地铁隧道场地的动力响应。分析结果表明,地震荷载作用下竖向土压力增量在地裂缝上下盘处差异明显,地裂缝上盘竖向土压力增量明显大于下盘;在施加地震荷载后地铁隧道拱顶处的竖向土压力迅速上升,震级越大竖向土压力越大;隧道内力中轴力最大值在右拱脚处,左拱脚次之;剪力最大值在右拱腰处,左拱腰次之;正弯矩和负弯矩的最大值接近,均在右拱腰处,左拱肩和右拱脚处弯矩偏小,其余弯矩值在30～60 k N·m。

地裂缝附近潜水流动特征及影响因素研究

地裂缝活动对水位下降有重要影响。在进行工程地质勘测时,需要明确地裂缝活动对水位的影响方式及水位变化趋势。基于国内外研究,本文研究地裂缝附近潜水流动特征,分析了岩土压密机理,并讨论了地下水开采与地裂缝的关系。研究表明:地裂缝存在对地下水具有隔水作用,可导致上、下盘之间地下水流量存在差异,上盘流量显著小于下盘;下盘地下水开采导致水位下降更快,加速地面沉降,从而加剧地裂缝活动。研究成果希望对地下水开采和跨地裂缝工程设计提供参考。

地裂缝场地综合管廊受力和变形数值模拟

以穿越地裂缝场地的郑州某综合管廊区间为研究对象,采用数值模拟的方法,分析地裂缝上盘不同沉降量时地表土和管廊的受力与变形情况。分析结果表明,由于管廊刚度较大,当上盘沉降量较小时,管廊所对应的地表土发生隆起;随着沉降量的增大,地表土隆起量减小,甚至发生沉降,综合管廊的沉降也变大,弯曲程度也越大。上盘发生沉降时,管廊顶板处产生拉应力,拉应力最大值出现在管廊顶板中央,管廊底板处产生压应力,压应力最大值出现在管廊底板中央。随着上盘沉降量的增大,管廊的最大拉压应力都会增加。当上盘发生沉降时,在管廊宽度方向上的变形在0.1~10μm,属于微小变形,在管廊轴向的变形量较大,在管廊高度方向的变形量最大,但不同位置的变形大小没有规律。

柔性接头地铁隧道穿越地裂缝的地震响应

采用振动台模型试验,模拟地震荷载和地裂缝场地沉降,分析了穿越地裂缝区域且设置柔性接头的分段地铁隧道的动力响应,研究了地裂缝场地沉降、裂缝发育特征、地铁隧道加速度响应特征、土压力与隧道各区段不同部位的应变规律。分析结果表明:由地裂缝场地沉降与地震荷载耦合作用所产生的差异沉降和裂缝多集中于柔性接头部位;各区段地铁隧道间的运动具有一定独立性,上盘靠近地裂缝的地铁隧道的加速度峰值是下盘隧道的3.2倍;距离地裂缝越近土压力越大,且在耦合荷载作用下,上盘土压力是下盘土压力的6.7倍;地铁隧道各区段左右拱腰应变较大,底板处应变次之,拱顶部位应变较小;柔性接头设置后各区段应变增率减小,在距离地裂缝较近部位未出现明显的应变增加现象。可见,在地震荷载与地裂缝场地沉降耦合作用下,柔性接头能够减小地铁隧道地裂缝位置处的集中应力与地裂缝场地的变形。

地铁隧道邻近地裂缝带的地震响应

采用数值模拟方法,在不同震级人工地震波作用下,研究了具有近距离平行地裂缝的地铁隧道的加速度、位移和内力特征,计算了地裂缝的影响区域、围岩动土压力变化规律和隧道与围岩接触动土压力变化规律。研究结果表明:在地表距隧道水平距离约25~50m范围内加速度响应存在一个附加放大区域;当输入地震动强度较小时(50年超越概率为63%),地铁隧道拱顶和拱底处相对水平位移都较小(约为0.39mm),但随着输入地震动强度的增大(50年超越概率为2%),拱顶和拱底的相对水平位移均逐渐增大,最终增大至1.53mm;在地震动作用下,隧道结构的左、右拱肩和拱脚处的轴力都较大,其中右拱脚处的轴力最大,为1 926kN;隧道结构的左、右拱腰处的弯矩和剪力都较大,其中最大弯矩与最大剪力在右拱腰处,分别为78.54kN·m与1 830kN;随着地震动强度的增大,隧道结构的内力逐渐增强;地裂缝附近的动土压力较大,并向两侧逐渐减小;在中震作用下隧道拱顶处,地裂缝上盘影响宽度为25m,下盘影响宽度为20m,在拱底处,地裂缝上盘影响宽度为26m,下盘影响宽度为22m;在大震作用下,地裂缝上、下盘影响宽度较中震时增大约35%;地裂缝附近的隧道拱顶和拱底的动土压力变化规律与无地裂缝时基本一致,但隧道结构附近的动土压力较大,其最大值为138kPa;在地震动作用下,隧道结构拱腰处的接触动土压力增量较大,右拱腰处即靠近地裂缝一侧最大,增量为45.27%,拱顶次之,增量为13.41%,拱底最小,增量为6.86%。

平行地裂缝地铁隧道土压力计算方法

针对西安地铁三号线工程部分区间段存在近距离平行西安地裂缝的工程现象,通过力学解析方法对地铁隧道所受土压力进行分析。在建立平行地裂缝地铁隧道力学模型的基础上,根据所取计算单元的极限平衡条件推导得到隧道竖向土压力和水平土压力,并通过拟静力化的方法对地震作用进行简化,分析地震动荷载作用下隧道土压力特征。计算结果表明,地裂缝活动导致上盘产生竖向土压力减小区,而下盘出现竖向土压力增大区。根据规范推荐的方法对平行地裂缝的地铁隧道进行设计是合理的。