地裂缝是西安市最典型的城市地质灾害,其活动对城市地铁建设具有严重威胁,盾构隧道能否应用于地裂缝场地一直是工程界关注的问题.为揭示地裂缝活动对地铁盾构隧道的影响机制,文章以在建西安地铁8号线大角度(θ=75°)穿越地裂缝带为工程背景,基于1:12几何比尺的物理模型试验并结合数值模拟,对大角度斜交地裂缝带的盾构隧道结构的变形破坏规律进行研究.结果表明:地裂缝错动作用下,大角度穿越地裂缝带的盾构隧道上盘管片拱顶受压、拱底受拉,下盘管片拱顶受拉、拱底受压;盾构隧道纵向整体表现为弯曲-扭动变形,管片衬砌在地裂缝上盘以拱顶内凹变形为主,在下盘以牵引变形为主,地裂缝位置及其附近的管片表现出竖向错动、轴向拉张与挤压以及水平扭转的三向变形特征;当地裂缝位错量达到s=24cm时,盾构隧道出现破坏,其破坏模式以剪切破坏为主,局部存在偏压破坏,且破坏大部分首先出现在螺栓附近;基于盾构隧道的破坏模式和范围提出隧道大角度穿越地裂缝带时的应对措施建议,对于未来100年内地裂缝累积活动量超过s=24cm的场地,地铁建设不宜采用盾构法通过.

隧道工程;地裂缝;盾构隧道;大角度斜交;结构内力;变形破坏机制;极限位错量

长安大学地质工程与测绘学院,陕西西安710054;长安大学岩土与地下工程研究所,陕西西安710054;西安市轨道交通集团有限公司,陕西西安710018;中铁第一勘察设计院集团有限公司,陕西西安710043;陕西省水工环地质调查中心,陕西西安710068

[1]苟玉轩;黄强兵;杨晓强;王立新;石卫;杨兆-.大角度斜交地裂缝带盾构隧道变形破坏机制的模型试验研究)[J].土木工程学报,2022(10):117-130

极限位错量

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