摘要：为了了解黄土围岩在浸水后对隧道周围土体和衬砌结构稳定性的影响,选择西安地铁二号线南康村—方新村区间隧道工程,借助有限元分析软件对计算模型采用施工和浸水两种工况进行模拟对比,同时结合现场监测数据,对黄土地铁隧道周围土体和衬砌结构受力及变形特性进行分析研究。分析结果表明:浸水后衬砌整体下沉3 mm,地表沉降8.48 mm,满足城市地铁对沉降的要求;浸水范围内,浸水后的围岩最大主应力小于浸水前,浸水范围以外,前者比后者略大;浸水后围岩塑性区面积较浸水前有所增大;浸水后衬砌最大弯矩和最大轴力较浸水前分别增大7%和15%,锚杆全部受压,基本失去支护效果。短期大量的雨水入侵黄土围岩,围岩变形和结构受力都在安全范围以内,对地铁隧道的稳定性不存在威胁。

摘要：西安地铁四号线是西安市轨道交通线网中的十字骨架,是线网中的骨干线路,它穿越了14条活动的地裂缝带。为进一步研究西安地裂缝,给地铁线路沿线地裂缝的防灾减灾提供科学依据,本文通过野外地质环境和地质灾害调查,着重查明了西安地铁四号线沿线的14条地裂缝的发育特征;并根据近些年的监测成果资料对地裂缝的活动性进行了分析总结,预测了其活动趋势;采用定量计算的方法确定了地裂缝对地铁线路的影响范围,并在综合分析地铁线路危害特点的基础上确定了地裂缝与线路相交段的危险性等级,最终将与地铁四号线相交的地裂缝划分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级三个等级。地裂缝灾害是西安主要的地质灾害,在地铁建设中要给予高度重视。

摘要：为准确认识黄土地区浅埋暗挖三连拱地铁隧道围岩和支护体系在施工过程中的应力变化规律,以西安地铁二号线工程为依托,开展较大规模的现场测试工作,对围岩与初期支护接触压力、初期支护与二次衬砌接触压力及各测试部位围岩压力随施工进展的变化规律进行研究。研究结果表明:先开挖洞室初期支护各部位(仰拱位置除外)所受的围岩压力均大于后开挖洞室初期支护所承受的压力;隧道拱顶与仰拱底部围岩压力随开挖跨度的增大而增大;左、右线中隔墙底部因承担了较大的上部土体荷载而受力最大;二次衬砌施作后初期支护结构受力整体增大;初期支护与二次衬砌承受的荷载比例分别为52.81%和47.19%,设计时可按50%进行取值;先行施工的各部位围岩压力随后续洞室的施工均出现增长趋势。

摘要：西安地铁穿越多条活动地裂缝带,地裂缝未来活动对地铁隧道结构造成严重威胁。论述西安地裂缝成因、活动方式和剖面特征,对未来地裂缝活动趋势和地铁设计使用期内地裂缝最大垂直位移量进行分析和预测。通过浅埋暗挖马蹄形地铁隧道穿越地裂缝带的三维有限元数值模拟,得出当地裂缝垂直位移量达到20cm时隧道出现开裂破坏,隧道结构抗裂设计时需分段设缝和扩大断面以适应地裂缝的大变形。基于数值模拟结果,建立地裂缝作用下地铁隧道与地裂缝正交和斜交条件下分段隧道三维运动位移模式,确定正交和斜交条件下结构抗裂的垂直位移、横向位移和轴向位移预留量。其结果可为西安地铁隧道穿越地裂缝带的结构设计提供参考。

摘要：文章利用平面应变三向加载装置进行室内模型试验,对无锚杆、全环锚杆和边墙锚杆三种锚杆布置方式进行了对比试验,并参考工程现场测试结果,对系统锚杆在黄土地铁隧道中的作用进行了研究;通过模型试验获得了适合黄土地铁隧道的锚杆相似材料,实现了"先加载,后挖洞"以及锚杆和衬砌联为一体的试验方法。通过对比发现:系统锚杆能较好地控制掌子面周围的塑性区发展;边墙锚杆在隧道洞室开挖支护后能加快围岩应力调整,且能有效改善衬砌的受力情况;综合考虑经济因素,认为边墙锚杆支护系统在浅埋暗挖黄土地铁围岩中加固效果较好,实际施工中应予以保留。

摘要：地面沉降是西安市典型城市地质灾害之一,严重制约了西安城市地下空间的开发和利用,尤其是严重阻碍了城市轨道交通的发展。地层不均匀沉降变形增大,使地铁隧道衬砌结构产生纵向开裂破坏和隧道渗漏水等病害,这给西安地铁的建设及运营留下安全隐患。本文基于2007—2012年间120个地面沉降监测点的监测数据,根据等速率外推法预测了地铁沿线未来的地面沉降活动速率,运用单位变形量法计算出了地铁沿线地面沉降最大沉降量,其中胡家庙地面沉降中心最大沉降量为1 960 mm,小寨、大雁塔、沙坡及西工大等地面沉降中心为400～700 mm,而辛家庙、含元殿地面沉降中心为200～300 mm。结合地铁工程自身的特点和重要性,对地铁沿线各区域地面沉降的危险性进行了评价,认为区域地面沉降对地铁线路的影响主要集中在地面沉降中心范围内,整体上线路南段危险性明显大于中段和北段。研究结果可为西安地铁工程规划设计、施工建设及安全运营提供重要依据。

摘要：研究目的:为了解黄土地区暗挖通道近距离上跨既有地铁隧道衬砌的受力特征,以西安地铁3号线太白南路站Ⅲ-C至Ⅱ-B间过街通道上跨既有隧道为依托工程,通过现场实测,对既有地铁隧道初支与二衬间接触压力和二衬混凝土应力进行分析研究。研究结论:(1)既有地铁隧道初期支护与二次衬砌间的接触压力先跨线整体比后跨线小,就单洞而言,迎施工面一侧比远离施工面一侧压力大;(2)左、右线各测点接触压力在上跨施工过程中均表现为增大,且后跨线增大幅度大于先跨线;(3)受上跨通道高程多变影响,先跨线二衬产生向左扭转的趋势,左侧受压、右侧先受拉后受压;(4)后跨线二衬应力基本对称,测点应力整体比先跨线大;(5)本研究成果可为黄土地区类似上跨工程的设计和施工提供参考。

摘要：自20世纪50年代以来,由于自然和人为因素的影响,西安市区出现了大量地裂缝,危害十分严重,其未来活动对在建的西安地铁构成重大潜在安全隐患。因此,西安地铁隧道穿越地裂缝的问题成为了一个全新的重大工程难题,近年来引起了工程界和学术界的高度关注。以西安地铁隧道穿越地裂缝活动带为工程研究背景和依托,对西安地铁沿线地裂缝未来活动趋势和最大垂直位错量进行了分析与预测,采用大型模型试验和有限元数值模拟计算相结合的方法,对地裂缝活动作用下不同衬砌结构类型的地铁隧道变形破坏机制及病害控制进行系统研究。主要研究工作和成果如下:(1)从超采地下承压水和区域构造运动对地裂缝活动的影响程度入手,分析西安地裂缝未来百年的活动趋势。在现今活动速率和历史最大位错量分析的基础上对地裂缝未来活动量进行了预测,得到地铁设计使用期(100a)内西安地铁与地裂缝各交汇点附近地裂缝的最大垂直位错量。(2)通过大型物理模型试验和有限元数值模拟,揭示地裂缝活动环境下地铁明挖箱形隧道、浅埋暗挖马蹄形隧道和盾构隧道分别正交和斜交穿越地裂缝带的变形破坏机制、隧道围岩压力与位移以及地表沉降变形的变化规律。(3)通过有限元数值模拟,分析地裂缝作用下地铁隧道衬砌结构的变形与力学行为,得出地裂缝作用下地铁隧道纵向变形曲线方程,其表达式为:y=Ax3+Bx2+Cx+D,其中A,B,C,D均为常数。同时,揭示了地铁隧道与地裂缝斜交角度θ对地铁隧道衬砌结构变形破坏的影响规律。(4)根据衬砌类型、地铁隧道与地裂缝空间相交展布关系,在大型模型试验和数值模拟的基础上,提出地裂缝作用下地铁隧道变形破坏模式,其中整体式衬砌隧道变形破坏模式为拉张–挤压破坏(正交)和拉张–扭剪破坏(斜交),盾构隧道变形破坏模式为直接剪切破坏(正交)和扭转–剪切破坏(斜交)。(5)基于大型物理模型试验和有限元数值模拟方法,建立地铁隧道穿越地裂缝带结构纵向设防长度的计算方法,确定了西安地铁隧道正交与斜交穿越地裂缝带的纵向设防长度。建立基于三维空间地裂缝活动作用下分段式隧道运动位移模式和计算公式,确定地铁隧道穿越地裂缝带的抗裂预留位移量(净空量)。(6)通过分段设缝的地铁隧道正交和斜交穿越地裂缝带的大型物理模型试验,对分段设变形缝的地铁隧道穿越地裂缝带的适应性进行了研究,结果表明分段柔性接头隧道能承受较大的剪切变形,相邻衬砌管段变形和次生应力均较小;同时多段设变形缝具有很好的消化地裂缝变形的效果,从而说明多段设变形缝加柔性接头连接的地铁隧道具有较强的适应地裂缝活动大变形的能力。(7)基于西安地铁工程穿越地裂缝带的特殊性和复杂性,在地裂缝活动可能引起的地铁工程病害分析的基础上,从结构、防水、地基加固及基础处理、轨道调整等方面,提出了地铁隧道穿越地裂缝带的病害控制措施。