22314字硕士毕业论文软土地区地铁长期沉降对地铁安全的影响

介绍

1.1研究背景

随着中国经济的发展和城市化进程的加快，许多城市的交通拥堵日益严重，给人们的出行和工作带来了极大的不便。城市轨道交通作为有效改善城市交通问题的一项重要措施，越来越受到各级政府部门的重视，近年来发展迅速。据估计，到2020年，国内城市地铁总里程将达到3000公里。已建地铁城市的经验表明，软土地铁运营期沉降量很大，达到稳定所需时间也很长，沉降明显不均匀。CTReilly等人(1991)观察了英国格里姆斯比危险道路11年，发现隧道的长期沉降花了10年才最终达到稳定(1)。Shirlaw (1994)通过大量调查发现，软土危害道路的长期沉降通常占总沉降的30%？90%[2].

东京临海副首都新线建于1980年，1996年测量时最大沉降量达到750毫米[。上海地铁1号线自1995年通车以来，纵向沉降问题严重，最大累计沉降超过200毫米，年最大不均匀沉降达到30毫米，导致危险道路结构部分开裂，渗水、渗泥[4号线。运行16年后，上海大浦路过江危险路段的长期沉降量达到120毫米，导致危险路段燃烧，产生环向裂缝[5】。地铁危险道路的过度和长期沉降将对地铁结构和接头的安全性、耐久性和防水性能构成威胁。严重的不均匀沉降甚至会直接影响轨道的平整度、乘坐舒适性和地铁的安全运行。因此，研究软土地铁隧道的长期沉降及其对地铁安全的影响，对地铁工程具有重要的理论和实践意义。

1.2研究现状

鉴于软土地铁隧道长期沉降的普遍性和危害性，许多学者对这一问题进行了相关研究。本节将从三个方面综述其研究现状:①软土地铁灾害道路的长期沉降规律、成因及沉降预测；(2)长期沉降对地铁安全(包括结构安全和运营安全)的影响；(3)长期沉降预警模型研究。

1.2.1软土地铁隧道长期沉降规律、原因及沉降预测

目前，一些研究者对软土地铁隧道的长期沉降规律及成因进行了相关研究。陈吉辉、詹龙西(2000)对上海地铁1号线运营期的沉降进行了分析，发现上海地铁整体沉降和不均匀沉降很大，有几个明显的沉降槽，但沉降槽中的沉降尚未达到[4]的稳定水平。廖邵明等人(2006)研究了软土条件下盾构隧道的纵向沉降模式和结构响应。根据大量实测工程数据，长期沉降曲线形式概括为三次抛物线形式，受邻近工程施工影响的危险道路沉降曲线则被认为是高斯曲线[6】。周宁和袁勇(2009)认为软土盾构隧道纵向沉降变形曲线的形状可以用三次样条曲线[7]拟合。黄宏伟和臧小龙(2002)讨论了软土盾构隧道的纵向变形和结构性态。主要分析了土质不均匀和荷载变化两个主要因素对盾构隧道纵向变形的影响。同时，他们指出，由于盾构隧道和车站的施工方法差异很大，它们对周围土壤的扰动程度和沉降特性也有很大差异，因此在隧道与[5号车站交界处容易产生差异沉降、节理开裂、漏水和漏泥。黄广龙等(2006)分析了南京地铁西延线的长期沉降规律，探讨了施工因素、地质因素、堆积因素和降水因素对[8号线隧道长期沉降的影响。刘舒宁、唐继平(2006)认为地质软弱是南京地铁西延线沉降的主要原因，并对后期的加固措施进行了探讨[9]。蒋宏生和侯学元(2002)分析了基坑开挖对邻近地铁危险路段的影响。研究发现，一方面，隧道的刚度会在一定程度上抵抗开挖弓的位移。另一方面，这种效应进一步加剧了隧道本身的横向变形[1]。

张志国等人(2007)利用有限元方法对地铁隧道在基坑施工中的影响进行弹塑性分析，取得了令人满意的结果[11]。楼晓明和刘建航(2003)研究了运营期高层建筑桩基施工对上海延安东路越江隧道沉降的影响，发现桩基施工对隧道沿线沉降的影响范围是[12]的两倍。李庄和张银兵(2006)认为，危险道路的渗漏主要是由危险道路的沉降引起的，通过有限元模拟计算，得出了渗漏水对沉降的影响。

郑永来等人(2005)采用渗流称重和应用力学的方法，计算了不同渗透率下轨道周围软土的隧道沉降。结果表明，由于地铁隧道渗漏，软土地区的沉降量超过20厘米，与上海地铁目前的[14号线沉降量相似。张冬梅等人(2005年)在综合考虑危险道路的局部渗透性和土壤老化特性的情况下，通过数值模拟研究了危险道路的长期沉降发展。沈水龙等(2004)用数值分析方法研究了区域地下水位下降引起的地面沉降，计算结果与[上海地区的实测结果基本一致。张赟等人(2003)基于上海的地质条件，根据分层标准和近十年来含水层水位观测资料，分析了上海地面沉降的主要沉降层。结合室内试验结果，指出砂层的变形特征一般主要是塑性变形、非线性应力应变关系和蠕变变形。建立地面沉降模型时，必须考虑含水砂层的这些变形特征。

第二章软土地铁长期沉降规律、原因及沉降预测。……8

2.1隧道沉降时间空特征……8

2.2隧道长期沉降原因分析……15

2.3隧道长期沉降预测……21

第三章长期沉降对地铁安全的影响……25

3.1隧道长期沉降对结构裂缝的影响……25

3.2长期沉降对渗漏的影响……36

3.3长期沉降对沉降缝的影响……41

3.4长期沉降对床层分离空区的影响……44

3.5长期沉降对隧道线形的影响……47

第四章西延隧道沉降报警模型研究……53

4.1报警对象和报警指示器的确定……53

4.2报警值和报警等级的研究……53

4.3报警模型功能模块的建立及其相互关系的研究……56

结论

软土地铁隧道运营期沉降量很大，达到稳定需要很长时间，沉降明显不均匀。地铁隧道的长期过度沉降将对地铁结构和接头的安全性、耐久性和防水性能构成威胁。严重的不均匀沉降甚至会直接影响轨道的平整度、乘坐舒适性和地铁的安全运行。以南京地铁1号线西延工程为背景，研究了南京河西地区地铁隧道的长期沉降及其对地铁结构安全的影响。主要研究结论如下:

(1)通过对运营期隧道沉降数据的分析，发现南京地铁1号线西延存在严重的沉降问题:沿线共有4个沉降槽，沉降槽间距约占隧道总长度的40%；同时，各断面沉降率仍较高，全线只有17%的断面达到稳定状态。

(2)借鉴其他地区的经验和南京地铁的实际情况，定性分析了西延线长期沉降的原因。研究发现，地质条件(软土分布、固结和蠕变)、运营荷载和隧道渗漏是1号线西延沉降差较大的主要影响因素，其中地质条件是基本因素。此外，虽然现阶段周边工程的施工因素对沉降影响不大，但随着地铁周边工程的发展，这种影响是不可忽视的。

参考

http://sblunwen.com/glgcaqlw/隧道上的长期定居点:格里姆斯比[大学的一项为期11年的研究。[隧道工程会议录。伦敦:矿业和金属学会，1991: 55-64。

[2]希尔劳J. N .观测和计算土平衡盾构引起的孔隙压力和变形:讨论[J]。加拿大岩土杂志。1995，(32):181-189。

朱其银，叶冠林，王建华等。软土地层盾构隧道长期沉降及施工因素初步研究。[。岩土工程杂志。2010年，32 (S2): 509-512。

陈奇伟、詹龙喜。上海地铁1号线[站变形测量及规律分析。城市地质学。2000，(2):51-56。

[5]黄宏伟，臧小龙？盾构隧道纵向变形行为的研究与分析[。地下空。2002年，22(3): 244-251。

廖邵明，白廷辉，彭芳乐等。盾构隧道纵向沉降模型及结构响应[。地下空和工程杂志。2006年，2(5): 765-774。

周宁，袁勇。引用该论文[。同济大学学报(自然科学版)。2009年，37(11): 1446-

黄广龙，韦敏，韩爱民等。南京长江漫滩层地铁结构沉降分析[。水文地质学和工程地质学。2006年，33 (3): 112-116。

刘舒宁、唐继平。南京地铁西延工程结构沉降的处理[。南京市政府。2006(4): 25-27。

姜鸿生、侯学元。基坑开挖对软土附近地铁隧道的影响[。工业建筑。2002年，32 (5): 53-56。