穿越地裂缝带的地铁隧道结构安全监测与预警判据研究

摘要

地裂缝是发育在西安市的一种严重的地质灾普，地裂缝所经之处地面建筑、地下管线和市政工程等均遭到不同程度的破坏，给西安市的城市规划与建设带来了严重影响，如今地裂缝又成为地铁建设的重大安全隐患。西安地铁2号线即将投入运营，地铁1号线已经开工建设，3号、4号线也已进入前期的准备工作，穿越地裂缝带的地铁隧道的安全问题已受到大家的广泛关注。由于地铁隧道穿越多条地裂缝，地裂缝给地铁隧道安全运营带来了严重的隐患。因此研究地裂缝活动下地铁隧道的界面力学特性，制定合适的安全监测方案，确定隧道的安全预警界限是十分必要的。
　　 本文就是在调研了西安地裂缝的空间展布及活动特征，分析了地裂缝活动可能引起地铁隧道变形破坏模式的基础上，以西安市正在建设中的西安地铁2号线为依托工程，采用比例尺为1:20的模型，分别模拟了扩大的马蹄形断面隧道与地裂缝正交和60°斜交两种情况下的地铁隧道的界面力学特性，分析了试验结果，得出了隧道结构的受力特征、变形模式及地层变形对隧道下部脱空的影响等认识。依据现有地铁隧道安全监测的技术方法，提出了适合穿越地裂缝带的地铁隧道的安全监测方案。以地裂缝位错量和隧道结构应力为观测数据，用指数平滑法、二次移动平均法、灰色关联分析法和回归分析法进行了预测，根据预测结果选择指数平滑法为最优的预测模型，并给出了隧道结构应力的预警判据。