论文部分内容阅读
城市地下综合管廊是建设“海绵城市”的重要组成部分,能极大提高城市地下空间的利用率,推动城市的可持续发展,是城市重要的“生命线系统”。西安市作为“一带一路”起点城市和国际化大都市,地下综合管廊建设进入了快速发展阶段,然而西安市地裂缝发育,给西安市地下综合管廊建设带来了严重安全隐患。地裂缝的活动可能导致地下综合管廊结构开裂破坏,进而引发次生灾害,对城市居民生命财产安全构成威胁。本文以西安市昆明路地下综合管廊穿越地裂缝带为研究对象,基于现场调查,厘清了拟建场地地裂缝活动特征并对其未来活动性进行了分析,然后基于有限元数值模拟计算和理论力学解析,系统研究了地裂缝环境下城市地下综合管廊结构的变形和力学行为,揭示了地裂缝错动对地下综合管廊的影响机制,提出了相关的工程防治措施,为地裂缝发育地区城市地下综合管廊建设提供科学依据与参考。主要研究成果如下:（1）在西安市地裂缝的活动特征及其成因机制分析基础上,厘清了西安市昆明路城市地下综合管廊沿线地裂缝的活动特征并对其未来活动性进行了预测分析,确定了地裂缝在综合管廊设计使用期内的累积位错量。（2）基于Midas/GTS有限元软件,建立了地下综合管廊和地裂缝不同交角下（30°、60°和正交）的三维地质力学模型,研究了跨地裂缝带地下综合管廊及地层的变形和受力特征,确定了地裂缝错动对综合管廊的影响范围,揭示了地裂缝错动作用下地下综合管廊结构变形破坏机制。（3）基于结构力学理论,建立了地裂缝错动作用下地下综合管廊-围岩地层相互作用的计算模型,对跨地裂缝带地下综合管廊的横截面内力进行了分析,推导了相应的内力计算公式,并通过计算实例对公式的合理性进行了验证分析。（4）基于弹性地基梁理论,建立了跨地裂缝带地下综合管廊结构的纵向变形和力学模型,将穿越地裂缝带的分段综合管廊划分成两段,即下盘锚固段和上盘受荷段,并求解获得了管廊结构的内力;分析了不同锚固长度（l2=10m、12m、14m、16m和18m）结构的内力值,确定了锚固段l2=14m是跨地裂缝带分段地下综合管廊的最优长度;通过位移反算的方法对公式的合理性进行了分析。（5）在地裂缝错动对综合管廊的影响分析的基础上,提出了管廊外部结构可采取分段设缝、设置柔性接头和其他辅助措施等工程防治措施,并基于有限元数值模拟计算对防治措施的合理性进行分析;同时提出了采取安放可调支座、建立管道变形监测预警保证入廊管线安全的设防措施,为地裂缝发育地区修筑地下综合管廊等地下工程提供参考。