西安地裂缝对地铁隧道的危害形式及其结构措施

西安地裂缝对地铁隧道的危害形式及其结构措施研究西安市分布有14条地裂缝，成为闻名世界的特殊城市地质灾害，对建筑物、道路、管线的破坏性极大，地面建筑物一般采用避让法防治，而即将修建的西安地铁2＃线将穿过11条地裂缝和两条次裂缝，无法采取避让措施,在国内外无此先例。为此必须研究地铁区间隧道通过地裂缝带时可能出现的病害及其防治措施。1.前言西安市地铁二号线与地裂缝位置分布图错断Q4底界S0(1.2万年)

0.2m(埋深1.5m左右)错断Q3底界S1(12.8万年)

2.5m(埋深13m左右)错断Q2底界S8(73万年)

35m(埋深约75m左右)西安市地质剖面简图

14条地裂缝总体走向均为北东60—80º，倾向南东，倾角约为80º。平面形态呈不等间距近似平行排列。次生裂缝分布在主裂缝的南侧，总体倾向北西。每条地裂缝的延伸长度可达数公里至数十公里。

2.1地裂缝的基本特征2.西安地裂缝的基本特征及工程危害西安地裂缝走向玫瑰图西安地裂缝与地貌构造关系图

地裂缝都发育在特定的构造地貌部位，即梁岗的南侧陡坡上，梁间洼地的北侧边缘。地裂缝平面图地裂缝大多由主地裂缝和分支裂缝组成，少数地裂缝则由主地裂缝、次生地裂缝和分支裂缝组成，平面上分支结构较复杂。F6地裂缝平面展布图F11地裂缝探槽展示图地裂缝分枝破裂形态

地裂缝的活动方式为蠕动，主要表现为主地裂缝的南侧（上盘）下降，北侧（下盘）相对上升。次生地裂缝则表现为北侧（上盘）下降，南侧（下盘）相对上升。地裂缝的垂直位移具有单向累积的特性，隐伏地裂缝的断距随深度的增大而增大。地裂缝在剖面上的形态一般为上宽下窄的楔形，主干地裂缝与次级地裂缝在剖面上的组合形式大致概化为阶梯状、“y”字型和追踪式地裂缝剖面形态路面开裂剖面形态-Y型剖面形态-S型交警总队地裂缝（F11）探槽汽车学院基坑西壁F7地裂缝汽车学院基坑东壁F7地裂缝西安地裂缝的工程危害特点2.2地裂缝的工程灾害特征建筑物受损和破坏道路受损桥梁受损桥梁错开桥面开裂道路损坏农田毁坏车间遭到破坏地下管道破坏地裂缝错断翠华路供水管道造成突水研究表明，西安地裂缝是在隐伏于黄土层中的构造破裂面基础上形成的，现今超常活动主要是因超采地下水所引起。2.3西安地裂缝成因分析3.地裂缝对地铁隧道危害的基本模式西安地裂缝的水平位移量很小，西安地铁工程可以不考虑

地裂缝水平活动的影响;西安地裂缝的垂直活动产生的垂直位移具有随时间单向累

积的特征，它对地表和地下的建（构）筑物产生的破坏相当于缓慢的地基失效;地裂缝对地铁的影响可以等效于地铁在静力作用下的变形，静力荷载大小相当于地裂缝下降盘地铁重量和上覆土体重量之和;地铁设计时还应当考虑外部荷载的叠加，外部荷载包括地面交通荷载、地铁列车荷载以及地面施工荷载、地震荷载等。地裂庄缝破网坏人异防、碍窑洞西北束工业闭大学碍人防娘地道裂缝邪沿北挺东东叮向延井伸，坟缝宽拌0.厌1-经1c籍m，引垂直愿错开万明显卧砖涛坡道弄开裂慕，缝昏宽3险.5己cm搬，垂康直错吴距2腥.5院cm航，显灰示垂拼直张察扭性锈特征地道题西出味口处庙的拱繁墙开无裂窑洞乔开裂采用哗比例肝尺1换:5倘的整偶体式家闭合栋框架摧结构泥模型堂，研撑究西泊安典祸型地符层埋奴深2妖0.矮0m掘范围断地裂贩缝活压动对落整体普式闭腐合框耽架结作构的耽影响径规律椒，包竖括土德与结谢构接绸触压俯力、邻结构复附近背土体起内应立力和赠变形慈情况半。确定匪闭合认框架猴结构剃的受唐力模触式，惩为地餐铁穿贼过地筋裂缝它地段泳的结铸构措特施提沃供科双学依昆据。大型要单层健闭合矛框架蚀隧道缠结构安的模禽型试挖验3.象1鸽地裂丹缝对捎地铁沫隧道探危害渗的大荐型物愤理模堂拟试灾验模型闪立体拼示意密图试验鉴模型验地层锈剖面纹图结构预模型斩试验模型股堆填沟土方进及埋与设测柏试设村备模型瞎制作模型晚堆填奴土方轨道祸调整轮的模细拟PV诉C管（L窝=4坏m,填D=努10趣0m海m）应变削片应变职片连接私监测耳线路跨地丽裂缝碍埋设甩的P短VC变管道筒断裂漆情况将及素但描图跨地仰裂缝阔地段页马蹄柜形隧赏道结革构的驼破坏紧性试织验模型匠制作槽、模冤型装撞置及若测试肃系统模型岗箱侧沿面照模型层箱正粉面照整体锣式马冠蹄形免隧道给模型分段笔式马绵蹄形岗隧道炎模型弱浇注应力膛应变攀数据廉采集试验慎加载盘系统毫和测那量百蚂分表盾构巧法圆百形隧罢道的涝三维颜模型道及横臂断面毅图地裂廉缝的筋活动膀在土显体中蚁产生洞何种茅效应毒、土蚁体的课下沉蹦会对尾隧道厉结构堪造成帖何种钩影响期等，扰是一友个复奴杂的更土与处结构撑相互塑作用蔽的问停题。地铁忠有限技元仿滔真模菠拟及妻结果3.尊2拢隧道向变形掠破坏弊模式系数值吃分析模型牧材料爹计算雾参数隧道奋衬砌依位移狸云图般（变并形×触50疾）衬砌读相对驱沉降风量曲棵线隧道象衬砌具纵向妈应力浸云图衬砌熟纵向坦应力而云图记横断仇面计算感模型驼及模疏型尺鹿寸同设有限只元计赏算模派型离散寒元仿船真模傲拟及呼结果不同婆错距翠时衬随砌纵结断面中压应于力曲晴线材料参数不同跨错距仆时衬砌毙纵断郊面的变惕形曲变线不同工错距李时衬下砌纵从断面介拉应比力曲责线合理垂确定政百年渔内垂垄直位饰移量合理艇确定馅地裂庆缝地榴段设催防长携度隧道叫分段铜物理棉模拟赤试验4.塘地裂看缝活搭动引砖起地这铁隧芦道变捞形破打坏的功防治毯对策地铁液二号迅线与框地裂挥缝交电汇点赴处地阵铁设传计用昨地裂赔缝最罚大垂抢直位则移量编号位移量（预估极限值）278141500500500462275223500500根据债西安案地裂汤缝长镇期观烂测资恐料的惹分析唐研究豪，确活定在争地铁陡百年央寿期暂内，捕地裂阅缝最阀大垂搅直位束移量面可按盛下表漂进行师设计烧取值作。建洲议每耳一条岭地裂们缝地诵段均疯按5健00将mm既设计及垂直剪位移吨量。4.非1等合理择确定佣百年奔内设貌计垂林直位抗移量短水怨准剖崇面测库量结钳果表系明，羽在地捏裂缝控的两究侧有菜一定罢宽度挥的变钱形带菌，该尘变形骗带是钓由地律裂缝城带活描动造雨成土震体破寇裂而驾产生垄的，断该变川形带双称为飘地裂餐缝的某影响峰宽度卵。地裂死缝影色响宽抚度短渔水准证测量槽结果忠图1992年1993年1997年1996年1995年1994年S裂缝设防带避让带设防带4.尿2掉地裂遣缝地对段设先防长监度地铁兴二号应线与冷地裂萝缝交墓汇点裤处的坡影响孟带宽斤度编号宽度（m）f2f3f5f6f7f8f9f10f11f12地铁设防长度38.852.349.047.0（40.0）47.062.052.0（41.5）39.044.042.0地裂麻缝地龄段设爸防长航度据此蚊确定虫地铁谈二号愧线与仆地裂娃缝交混汇点脆处的形影响励带宽鉴度根据份西安茂地裂嫂缝场克地勘匹察与档工程荷设计萍规程押（D席BJ嚼61逗-6管20势06致）及液数值肉计算辟结果培，取茂地裂政缝地堵段设堵防长石度为端64旁m。采用恼比例纺尺为荷1:陆5的冶分段骂单层欲整体秤式结沸构模漆型（馒分为询两段容，每钞段长室度为按5.润0m季），蒜研究术西安暴典型愧地层临埋深轧20蛮.0拜m范或围地钳裂缝杠活动洲对设比有沉舞降缝兰、有原柔性妙接头速连接涂的单假层闭隶合框桌架结粥构的桐影响雅，包嘴括土馆与结四构接耗触压间力、为结构日附近攀土体油内应春力和抹变形趴情况爽。4.洒3瞒隧道挽分段违物理畜模拟掠试验分段萄设缝亡的隧醉道结底构的鞠变形饼主要骑局限季在变伪形缝飞上，桥上盘棋隧道拒沿缝否下降恢18叛cm腹，橡柴胶止侨水带贞被扭牧曲剪晒破；膏上盘亲隧道酸中的诱轨道婚悬空贯15西cm奴，隧芦道其骗他地寺方未阳见破惰坏；察下盘射隧道程反翘悦脱离危底部贺土体毒5-英8c年m。模拟序结果帜表明结构腔措施君原则跨地消裂缝毫地段铜地铁淹隧道移结构棕的受畅力分毫析－螺结构询荷载伤法扩大腔截面学的浅俱埋暗掀挖法班马蹄筒形隧盗道分晚段结幼构数央值分没析浅埋卡暗挖形法马邀蹄形柜衬砌路结构而的接寸头方娘案4.俊4灭地铁槽区间废隧道焰穿过芝地裂榴缝的也结构全措施找研究结构支措施棵的基鼓本原夕则是涨“分货段处队理、勾柔性床接头美、预戒留净空、姓局部斯加强愈、先鸡结构润后防些水”辫。地裂葵缝的炕活动找是不烈可抗惜拒的罗，因吴此，耐区间纸隧道吃穿越役地裂缝滩宜采拾取分弹段处连理，地裂嗽缝主烧变形税区为10瓶m，是主槐要的设眉防区址，建撤议按10和m进行院隧道增分段,微变融形区默虽然荷存在地铅裂缝贤沉降武变形晃的影任响，忆但其袜垂直锦形变夹仅占什总变凑形量的10锯%-你20电%,微变扔形段毫按10呀-1筋5m进行摇分段盗。每段锹隧道哑结构彼接头若应采顺用柔届性接剩头，籍同时孝局部刘扩大摊隧道断覆面预梅留净武空，上局部晕加强扯确保状衬砌疼结构绑强度磁。结构早措施危原则马蹄烧形衬擦砌断宫面图地铁饺二号君线经剧过地驴裂缝厉地段洞隧道宗结构情主要插采用都浅埋欧暗挖丸法施风工的凑扩大控马蹄邀形衬纸砌断矮面。跨地它裂缝妇地段孝地铁唉隧道民结构毫的受私力分诉析－银结构剑荷载迟法地裂胁缝地昂段地愈铁隧擦道结胞构沿守纵向宣分段颜示意国图隧道厉结构脸在地咽裂缝趋地段限采取斧分段葵处理撇，在短主地缘瑞裂缝娱上盘架取长凝度1害0m摩的2圆段，着下盘释在地棋裂缝刷附近致取1喘0米愈长一预段，辜其余福每段殿长1捡5m膛。跨地话裂缝许地段脖地铁猫隧道离结构膝的受蜻力分饶析－蚀结构锦荷载吧法半无才限空臣间的刃弹性顽地基逝梁模南型悬臂言梁模爷型两端串支撑拳中间租脱空果的地素基梁滴模型两端脚支撑靠中间拳未完绢全脱株空的朴地基姑梁模秒型跨地亦裂缝贸地段笋地铁揪隧道愈结构钩受力遭分析见－结陈构荷亲载法根据求地裂稳缝的刃活动稠情况蛛、地沾裂缝笑与地鹅铁隧您道的乖相互到作用建，本穴次计谷算大集致分检为如惹下四捕种分棉析计予算模册型：半无蜡限空保间的踩弹性狠地基粘梁模码型当对萍地铁坛隧道槐进行龟纵向参受力康分析狮时，脊可将步地铁踪蝶隧道斧在纵臂向上送看作冒为受晚均布嫩荷载模作用苦半无别限空观间上教的弹叮性地头基梁倒。根慰据设头计要跟求，塑取隧茄道结仪构长葛度分驶别为L=该10登m和L=谜15英m两种慢长度霜进行惭计算奇，埋南深取h=若20晋m，埋深骡范围咸内地舱层的来平均士重度廊取18车.5员kN允/m2当隧珍道通理过变秧形很懂小或伴无地烘裂缝数地带封时，轮根据跃弹性疯地基振梁理运论，败可求房诚得地习铁隧印道长逝度分赞别为L=炭10胀m和L=乏15政m时的调内力颜及应恳力。跨地巨裂缝缴地段伴地铁膛隧道咸结构架受力举分析亚－结暗构荷路载法地铁地隧道渔纵向碍内力鲜计算粒结果地铁惨隧道朽的弹秘性地棍基梁川模型地裂校缝错蕉动较慎大时断地铁孙隧道携悬臂怨梁模志型（勿L=蝇10安m）悬臂垒梁模秋型当地聚裂缝奴错动所时，困在隧唯道底谣板下益部可里能会危出现认局部定脱空沃现象幻玉，在逆计算忘时考这虑其辅最危伶险状泥态，比将地罩裂缝脑一侧路简化帖为全需脱空尽状态息，即雄将隧仪道沿比纵向帜上看溉作为福一侧侵全部砖脱空轮的悬浑臂梁辟结构宫。跨地客裂缝嚼地段交地铁边隧道疯结构恶受力五分析混－结弯构荷烤载法地裂企缝错妈动较构大时素地铁希隧道游悬臂统梁模简型（奥L=把15址m）地铁欢隧道皂悬臂然梁模轰型纵挥向内缠力计刘算结躺果根据瓣上述糟两种液模型信，可爷分别夕求得组隧道输结构跌长度霜为L仗=1疯0m呼和L顾=1绕5m球的内众力及贪应力岂。两端经支承招中间论脱空咱的地住基梁傲模型为使尊结构杨在设丑计上拖做到金经济漏合理废，当拨隧道逆底部壶出现吗一定羞范围有的脱粗空时文，即绿在下坝部注觉浆加芒固处认理，猪避免文因脱酷空范蹄围过捏大引深起结版构破或坏。但因卖其脱凯空的森范围毕是一墨个很胶难确六定的悔量，吹在结沟构设蒙计时雷，应仙确定畏出允漫许的徒最大况脱空丧范围带，根斑据这刘一范棚围确仇定结阅构的艇承载葛能力丹，进怜而确串定结纯构的唯配筋劣，当纲底部龙脱空伍区达岔到这事一范瞎围时化，就疫采取渡加固擦措施揭。跨地阴裂缝都地段就地铁迫隧道扩结构齿受力远分析完－结邪构荷悉载法局部船脱空史时的掩隧道型结构覆纵向猎内力倘计算忙结果本次跑计算向时，单考虑滩到极雄端情肚况，翼当隧接道结捐构长学度分部别为沉L=藏10旺m和带L=搭15旺m时施，假浸设隧裤道底这部的蹈脱空蚕区域悔分别路达到女3m茎和4或m的怖范围浪。跨地锯裂缝昼地段术地铁晃隧道男结构岛受力候分析泡－结饶构荷硬载法两端烧支承指中间榜未完遗全脱口空的接地基辈梁模脊型两端朝支承暮中间占未完稀全脱荡空指搂的是昌在地豆裂缝淡主变槐形区态地铁羽隧道恋底部件周围田土介库质的纹接触克有松月动，演但没摔有完默全脱锤空。疫与上齿面的锐两端辆支承冈中间妄脱空菊的情正况相历比较匠来说希，该劫种情揭况更笨为安腔全，邪故在兴设计绪时可包不考涨虑。跨地挠裂缝今地段哨地铁届隧道灾结构病受力杰分析桑－结矩构荷贩载法计算哲结果炕分析当地兽铁隧愈道通概过变挥形很则小的途地裂窗缝地裹段时钓地铁怨设计神宜采瞎用长存度L=毯10搜.0载m的隧运道结愈构。当地然铁隧魄道穿牌过活葡动强肥烈的雪地裂锄缝地仰段时杨，一哪旦在康地裂米缝上耕盘主小变形丧区隧线道结营构完机全脱崭空，旋不管莫隧道啦结构左采取省分段区处理则的何恰种长怨度形症式都芳不会分对结扇构内健力有押所改疯善。当地捏铁隧兰道穿伍过活其动强腐烈的也地裂农缝地极段时技，随兼着脱放空区托的增繁大，司隧道锤结构沃内力期明显粮增大懂。因额此，搜应加解强地赌裂缝解强烈脾活动氧地段欣的地强铁隧朵道底淋部脱贸空区周的监那测，偷同时产在地夺铁设万计时熟隧道辱结构赢内部呀应预溉留注肾浆孔桌，以付便出来现脱它空时盘即可共注浆镜加固腥处理伴，防续止脱械空区携的进绣一步君扩大佛导致律隧道拦结构疲的损欧坏。跨地领裂缝饮地段课地铁墓隧道厕结构俗受力堤分析证－结属构荷炮载法通过则对地团铁隧骑道结虽构长态L=馅10竞.0年m和芒L=弃15乖.0谢m两烈种情浑况三煤种模威型的书计算血，可每以得喝出如毙下结希论：扩大豪截面抽的浅辞埋暗桌挖法怨马蹄令形隧多道分雪段结别构数蔑值分逢析将变宅形缝埋直接垫设在立地裂队缝带毯的正惠上方将中迅间段日跨地也裂缝摇设置计算脸模型在地刷裂缝娃范围精将隧捎道衬以砌分巨段，吼考虑扔变形币缝设震置的淋位置概不同悄，可呆有两开种方链案：变形剖缝跨孕地裂旧缝的戴纵断淘面图变形夫缝对璃应地闲裂缝蕉的纵疤断面诸图结果做分析衬砌破竖向可位移葵云图视（上咏为二血衬）衬砌传变形究（放阿大3炉0倍漫）扩大浩截面项的浅窗埋暗杀挖法司马蹄话形隧跌道分英段结菌构数透值分蛇析变形柄缝设狂在地擦裂缝炒带的魔正上环方（场即对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