西安地铁沿线地层温度冬季分布规律观测研究

通过对西安地铁沿线的皂河一级阶地、黄土梁洼地、渭河一级阶地和渭河三级阶地等4个典型地貌单元的土壤进行地温观测研究,得到冬季不同地貌单元地层的恒温层位置和冬季地层地温的分布规律.观测结果表明:皂河一级阶地的恒温层在地表以下6m,恒温层温度为16℃;黄土梁洼地恒温层在地表以下7.5m,恒温层温度为17℃;渭河一级阶地恒温层...     

兰州地铁地温分布特性及其演化规律

以兰州地铁所在地区为研究对象,实测地铁隧道开挖前的地温(简称为初始地温),根据实测数据,提出地铁初始地温预测模型公式。采用非稳态传热的数值模型,分析运营条件下地铁隧道围岩温度的演化规律。结果表明:兰州地铁初始地温随环境气温和埋深的变化而变化;年变温层位于自地表至埋深12m处;年恒温层位于埋深12m及其以下,温度为15℃左右;年变温层中,1年内初始地温变化规律与环境气温变化规律相似,近似呈正弦曲线状分布,但存在相位滞后的现象;1年中初始地温的振幅随埋深的增大呈指数下降趋势。在隧道内空气与围岩之间热交换中,兰州地铁隧道围岩的温度及其梯度、热透厚度(未达到极限时)均与隧道内环境温度、热交换时间成正相关关系,但与距隧道内壁的距离成负相关关系。     

青藏铁路多年冻土区超过上临界高度路堤的分布及特征

为明确路堤高度对青藏铁路多年冻土区稳定性的影响,通过对沿线多年冻土区中融区路堤冻结深度和冻土区路堤监测断面实测地温监测数据的分析,研究青藏铁路多年冻土区路堤的地温特征和变化规律。结果表明:青藏铁路多年冻土区沿线路堤的临界高度是不一致的,在多年冻土区腹地的越岭地段,其年平均气温和地温均较低,冻土环境相似,路堤的上临界高度为7 m左右,在地势相对较低、气温和地温相对较高的其他地貌单元中,路堤临界高度则相对较低;青藏铁路多年冻土区高于上临界高度的路堤主要分布在昆仑山、风火山、唐古拉山等山区地貌单元中。     

川藏铁路季节性冻土区粗颗粒土边坡温度场特征

以川藏铁路新都桥季节性冻土区粗颗粒土边坡为研究对象,通过建立边坡非稳态相变温度场的数学模型,并结合现场监测,分析边坡冻融界面变化规律、温度场分布特征及边坡不同部位的温度场分布特征。结果表明:新都桥地区粗颗粒土边坡最大冻结深度在0.8~1.0 m,且地表以下2 m范围内温度梯度随时间变化最为剧烈;边坡非恒温层范围内温度场随大气温度变化呈正弦规律变化,且从地表至地下4 m温度变化相对滞后0~3个月;此外,边坡不同部位最大冻结深度约有0~30 cm的差异。     

邻沣河基坑降水及特长地铁站温度应力研究

研究目的:为了在沣河一级阶地修建地铁车站,本文以西安地铁森林公园站为例,研究地下水与周边地层有水力联系的基坑邻近河岸地下水处理措施,以及特长地铁站温度应力及混凝土开裂对地下结构的影响。研究结论:(1)在西北地区沣河一级阶地强透水层地层止水帷幕可行的实践效果,为高压旋喷桩在西北地区的应用提供了示范引领作用;(2)强透水地层基坑优先考虑高压旋喷桩止水帷幕工艺,实践证明其安全可行,造价较低,减少工期,环保节能,地面沉降小,对周边建(构)筑物影响较小;(3)特长地下站采用设置诱导缝的方法,可减小温度应力对结构的影响;(4)控制钢筋混凝土的收缩效应及增强其极限拉伸的能力,是控制车站结构产生裂缝的关键;采用细而密的分布钢筋,增大其配筋率能有效减小钢筋混凝土的收缩效应及增强其徐变极限拉伸,能达到在较长范围内减小裂缝开展的效果;(5)本工程的成功实施,对西北地区邻河岸类似强透水地层地下空间开发及及特长地下结构设缝等方面具有参考价值和指导意义。     

地铁深基坑渗流应力耦合研究

研究目的:武汉地区深基坑事故中,九成以上是因为地下水控制失效造成的。其中,承压水含水层在长江一级阶地中普遍存在,且含水层厚度很大,承压水头很高,成为武汉地区深基坑工程的一大特点。针对武汉长江一级阶地地铁深基坑,研究其降水与开挖施工过程中引起的地面沉降以及基坑稳定等影响与变化规律具有重要的现实意义。研究结论:对深基坑降水与开挖的流固耦合效应进行了分析,建立了渗流场与应力场耦合计算模型。使用FLAC3D对武汉长江一级阶地深基坑降水与开挖施工过程进行了渗流应力耦合模拟;计算结果表明,地表沉降形成了二次函数曲线分布形态的沉降凹槽;地下连续墙以下渗流速度最大,容易发生渗透破坏;相较于不考虑流固耦合计算,考虑耦合的计算结果与工程实际规律更为吻合,能更好地的预测与信息化施工。     

大断面黄土隧道双侧壁导坑法施工诱发地表沉降及隧道变形规律研究

以西安地铁3号线某区间双侧壁导坑法隧道工程为依托,采用FLAC3D模拟与现场实测相结合的方式,研究双侧壁导坑法施工引起的地表及隧道变形规律。研究结果表明:地表横向沉降曲线关于隧道中轴线对称分布,影响范围左右各30 m,可见,上导洞的开挖是造成地表沉降的主要原因;采用超前小导管注浆加固土体,有效控制了拱顶下沉;隧道开挖后两帮收敛值迅速增大,开挖面超前监测断面20m时收敛趋于稳定;模拟结果与实测数据吻合较好,说明FLAC3D数值模拟软件能有效预测地层变形。     

浅埋暗挖黄土地铁隧道施工地层空间变位分析

研究目的:为了解浅埋暗挖黄土地铁隧道施工地层空间变位规律,本文结合西安地铁二号线依托工程,构建三维数值计算模型,对黄土地区浅埋暗挖地铁隧道施工的地表、地层纵、横向变形规律进行系统研究,以期提高黄土地区地铁区间隧道的修筑水平。研究结论:(1)双洞开挖的空间效应与开挖洞径和相对位置有直接关系,后开挖洞室掌子面距先行洞室测试断面两倍洞径左右时开始产生影响,开挖洞室到先行洞室测试面断面时,影响最大;(2)浅埋暗挖法施工中地表地层沉降基本经历缓慢变化、急剧变化及逐渐平稳三个阶段;(3)施工对地层的影响与埋置深度近成反比关系,随地层深度逐渐增加,施工对另一侧地层的影响则逐渐减弱;(4)沉降速率与距离监测断面成反比关系,随掌子面向监测断面的靠近而不断增大,而后随着掌子面远离监测断面而不断减小,呈漏斗形,最大值在掌子面过后的2~4 m的范围;(5)横向的地表沉降曲线呈宽底漏斗状,地层沉降曲线变为标准W形;(6)本文研究成果可为西安地铁修建中的地上地下重点文物和古今建筑的保护提供技术支持。     

多年冻土区钻孔灌注桩施工过程热力特性研究

钻孔灌注桩水化热会暖化冻土引起桩基承载力下降,以桩基水化热在时间与空间上的影响效应为研究目的,结合青藏公路G214沿线查拉坪旱桥桩基观测数据,分析水化热对地温场的扰动范围以及桩周土回冻时间,给出灌注桩18 d内的养护温度。结果表明:水化热对距桩1.95 m以外地温影响微弱;144 d后桩侧温度降至0℃以下,229 d后桩侧温度低于-0.5℃;2 a后桩侧基本回冻至天然地温,此时承载力已达到设计要求。桩基混凝土养护温度前5 d在10℃以上,5~12 d在5℃以上,12~15 d为2℃以上,15~18 d仍高于0℃。通过数值仿真给出混凝土入模温度及桩基施工时间对桩周温度场的影响,模拟结果显示,该区域的灌注桩施工可以在相应规范规定范围内提高混凝土入模温度;灌注桩施工可以在冷季进行,但要做好5 m以上深度桩基混凝土的温控措施。     

地铁隧道斜交穿越地裂缝带的纵向设防长度

以西安地铁1号线斜交穿越地裂缝带为工程背景,通过地裂缝活动的大型物理模型试验和有限元数值模拟,对西安地裂缝活动的影响范围和西安地铁1号线隧道穿越地裂缝带的纵向设防长度进行研究.结果表明:地裂缝活动时引起其上盘地层中出现应力降低和下盘地层中出现应力增强现象,且在垂直于地裂缝走向上其两侧地层中应力变化大致呈现出反对称分布特征.隧道设计埋深处地裂缝活动的影响区宽度为30 m,即上盘17.5 m,下盘12.5 m;考虑安全系数时地铁隧道穿越地裂缝带的设防宽度为55 m,即上盘35 m,下盘 20 m.根据地铁隧道与地裂缝带的斜交夹角,确定地铁区间隧道不同夹角斜交穿越地裂缝带的纵向设防长度.研究结果对西安地铁1号线区间隧道斜穿地裂缝带的结构处理及设计具有一定参考价值.     

饱和软黄土地铁隧道施工地表沉降分析与预测

结合西安地铁1号线朝阳门——康复路暗挖区间饱和软黄土地段隧道施工及现场监测,对单线、双线隧道开挖纵向及横向地表沉降发展和分布规律进行分析,运用Peck公式建立饱和软黄土地层地铁隧道单线及双线开挖地面沉降预测模型。     

地铁特殊地质黄土隧道施工技术

研究目的:通过对西安地铁黄土隧道施工采取的施工方法和措施及通过F3地裂缝穿越施工竖井出现涌水的处治,总结出一套合理、安全可行的施工处理方法,确保竖井和地铁隧道施工安全,为类似工程积累经验。研究结论:通过采用竖井外施做旋喷桩技术,使地下水和地裂缝涌水绕旋喷桩隔水帷幕外通过,同时采用竖井内注浆加固堵水、井内降水、分部开挖、向下外插花管注浆、竖井底混凝土封底,超前引排地下水及隧道内降水等措施,有效克服了黄土地区富水夹砂地层竖井和隧道施工涌水的难题。     

黄土地层地铁盾构施工地表变形规律预测研究

研究目的:西安地铁是我国首次在黄土地层修建地铁,黄土地层具有湿陷性等特殊的物理力学特性,盾构是西安地铁隧道的主要施工方法之一,但有关西安地铁盾构施工诱发的地表沉降特性预测的研究成果目前还很少,急需开展黄土地层地铁盾构施工诱发的地表变形规律预测方法研究,目的是为盾构施工地表沉陷监测方案的制定和盾构施工参数的确定提供理论依据,以保证隧道盾构安全施工。研究结论:通过理论预测计算得到的沉降值与西安地铁某区间隧道的地表沉降实测数据进行了对比分析,研究结果表明:(1)给出的地表沉降预测公式预计的地表沉降趋势和数据与实测值基本一致;(2)盾构施工时,正面附加推力可以维持开挖面前方土体的稳定,但正面附加推力的大小对地表竖向位移量的大小会产生影响;(3)盾构施工时,影响地表竖向位移因素很多,而盾尾间隙的大小对地表竖向位移影响最大;(4)盾构施工时,地表沉降量随着距隧道轴线距离的增加变形量逐渐减小,在隧道轴线上方变形最大。     

地铁车站施工期温度演化的试验研究

研究目的:地铁车站施工工期长,技术复杂,温度值的采集难度大,国内外在地铁车站温度测试试验方面尚较缺乏。为给地铁车站温度及温度应力理论分析提供试验数据支持,对地铁车站进行温度跟踪测试与分析。研究结论:以上海某地铁车站两诱导缝间的施工段为温测对象,测得施工期各点的时程温度值。经温测数据统计分析得出:在浇筑初期,混凝土温度主要受水化温升与气温条件的影响,并以水化温升的影响为主,在浇筑的中后期,地铁车站的温度变化趋势与气温演化趋势基本一致,且底板与靠近诱导缝处的最大日温降高于其它部位,顶板、底板的最大内外温差高于内衬墙。基于试验数据分析,进一步在温度荷载定义与现场养护方面提出了建议。     

西安地铁建设技术攻关与安全管理

结合西安地铁建设特色,从施工技术方面阐述文物、黄土、地裂缝三大工程难点的技术攻关成果,从建设管理角度介绍工程安全管理和当前风险控制的成功经验.     

地铁柔性接触网线岔检调标准的制定与应用

根据以往运行经验,结合西安地铁2号线的实际情况,从支柱定位、线岔交叉点、始触区、接触线高度、线岔定位拉出值等方面,对柔性接触网线岔的检调标准进行深入研究、分析并加以明确。将所定标准实际应用在西安地铁渭河车辆段接触网的建设中,顺利通过了接触网的冷滑、热滑试验及实际运行的考验。同时,将所定部分标准与国铁普速接触网线岔检调标准进行对比,以供有关接触网生产和技术人员参考。     

兰州黄河高阶地复杂地质大断面隧道监控量测

兰州地区黄河阶地是国内最为典型的河流阶地,地质条件复杂。本文结合兰新第二双线兰州枢纽引入工程孔家营隧道施工,选择典型断面(阶地黄土地层、阶地黄土圆砾土地层、阶地圆砾土软岩地层、阶地黄土圆砾土软岩地层)对该隧道施工进行全面、系统监控量测,对比分析了各种地质条件下的大断面隧道的应力变形特征。结果表明,不同地层组合隧道围岩稳定性具有较大的差别,尤其是隧道拱顶存在圆砾土时其稳定性最差;阶地隧道存在较明显的偏压现象,二衬可以很好地控制偏压对隧道稳定性的影响。     

浅埋暗挖地铁车站下穿既有线结构施工方法研究

以北京地铁5号线崇文门车站过既有线段为研究对象,对下穿既有线结构的新线地铁车站施工方法进行研究。采用三维有限差分软件FLAC3D,对柱洞法、中洞法和侧洞法3种大断面地铁车站施工方法的施工全过程进行三维仿真分析,研究地表沉降、既有线沉降、既有线变形缝两端结构差异沉降和塑性区分布。研究结果表明:3种工法下第1阶段开挖造成的地表沉降在总沉降中占主要部分,柱洞法施工造成的地表沉降和既有线结构沉降最小,中洞法次之,侧洞法最大;不同工法下相同位置处的变形缝两端结构的差异沉降趋势相同,洞室上方变形缝两端结构的差异沉降先增大后减小,远离洞室的变形缝两端结构的差异沉降始终增大;3种地铁开挖方法产生的塑性区基本位于洞室周围,但侧洞法的塑性区深入到既有线结构,影响既有线结构的安全运营。可见,柱洞法相对于其他2种工法具有一定优势,在地层沉降控制要求比较严格时,推荐首选柱洞法。     

含淤泥质土地层中地铁施工 引起地表沉降及防治对策

随着大中城市地铁建设快速推进,在含淤泥质土等软弱土层的地区深入研究因地铁盾构掘进引起的地表沉降显得尤为重要。本文提出了一种能考虑多层地层分布情况的改进Peck经验公式方法,以武汉地铁2号线某区间为研究对象,分别运用提出的改进Peck经验公式方法和数值模拟软件Flac3D对该区段地表沉降情况进行了研究。计算结果表明软弱土层对于地铁施工引起的地表沉降量最为明显,数值分析结果与地表沉降实测资料吻合程度较高;提高软弱土层的抗剪强度参数有益于改善地铁施工引起的地层沉降情况。最后,本文针对研究区间的具体情况,提出了几点相应的软基处理防止地铁施工引起地表沉降的防治措施建议。