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| 1 | 西安地裂缝对地铁隧道的危害及防治措施研究显示文摘西安地裂缝是一种独特的城市地质灾害,其活动对地铁建设造成严重威胁,西安地铁建设的关键是如何解决地铁隧道穿越地裂缝带的问题。以西安地铁穿越地裂缝带为研究对象,在地裂缝基本特征分析和未来活动趋势预测的基础上,分析了地裂缝活动对地铁隧道的危害模式,从结构、防水、地基基础与变形监测等方面提出了如下防治措施:结构上应采用扩大断面、预留净空、分段设缝加柔性接头和局部衬砌加强等措施;防水方面宜采用可卸式管片拼装双层结构法和波纹板强化橡胶复合材料制成的防裂止水带处理;地基基础处理方面采用地基注浆加固法和弹性囊变形恢复法处理;建立隧道衬砌和轨道的变形监测预警方案;地铁线路走向应尽量与地裂缝正交或大角度相交,避免小角度相交;严格禁止在地铁沿线一定范围内开采地下水。研究成果可为西安地铁隧道穿越地裂缝带的施工、结构和防水设计以及隧道病害监测与防治提供重要参考。 | 黄强兵 彭建兵 樊红卫 杨沛敏 门玉明 | 2009 | 岩土工程学报2009，31，5： | 85 |
| 2 | 75°倾角逆断层黏滑错动对公路隧道影响的模型试验研究显示文摘针对公路隧道正交穿越75°倾角逆断层的情况,通过模型试验得到逆断层黏滑错动对公路隧道的影响规律。由试验结果可知:在逆断层黏滑错动影响下,隧道衬砌结构的主要受拉区为下盘距离断层迹线0.3D~1.2D(D为隧道洞径)范围内的隧道衬砌底部,受压区主要在下盘距离断层迹线0.6D~1.6D范围内的隧道衬砌顶部。逆断层黏滑错动引起的围岩压力变化最大发生在隧道底部上盘距离断层迹线1D位置,增幅可达2倍的初始围岩压力。在逆断层黏滑错动影响下,隧道衬砌结构的破坏形式是弯曲张拉和直接剪切组合破坏,其中在断层迹线附近的2条倾角为50°和45°斜裂缝为隧道结构破坏的主控因素。 | 刘学增 林亮伦 | 2011 | 岩石力学与工程学报2011，30，12： | 51 |
| 3 | 60°倾角正断层黏滑错动对山岭隧道影响的试验研究显示文摘通过1∶50室内模型试验,模拟了60°倾角正断层黏滑错动下,与之正交的隧道结构的受力变形破坏过程,并布置传感器监测了隧道顶部和底部的地层压力、隧道轴向的应变和隧道环向的应变。试验结果表明,地层的永久变形和地层-结构的相互作用,导致了围岩压力在剪切带附近发生显著变化,上盘和剪切带范围内拱顶压力显著增大,下盘拱顶压力次之,上盘和剪切带隧道底部压力减小,下盘底部压力显著增大,隧道与下部围岩可能局部脱空以适应断层的剪切位移;上盘和剪切带范围内纵向弯矩为正,下盘范围内为负,隧道偏心受压;以原型混凝土压坏来判定衬砌破坏,初步确定原型结构破坏所容许的最大断层位移D=0.3m,理论上该值略偏大;隧道衬砌破坏区域,在剪切带和下盘范围分别为0.75和1.5倍隧道宽度。 | 刘学增 王煦霖 林亮伦 | 2014 | 土木工程学报2014，47，2： | 42 |
| 4 | 75°倾角正断层黏滑错动对公路隧道影响的模型试验研究显示文摘通过1∶50室内模型试验,开展75°倾角正断层黏滑错动影响下隧道的受力变形机制研究,并监测隧道顶部和底部的地层压力、隧道轴向和环向应变。结果表明,地层的永久变形和地层–结构的相互作用,导致围岩压力在剪切带附近发生显著变化,上盘范围内拱顶压力显著增大,下盘拱顶压力次之,上盘隧道底部压力减小,下盘底部压力显著增大,隧道与下部围岩可能局部脱空以适应断层的剪切位移;上盘范围内为正,下盘范围内纵向弯矩为负;以原型混凝土压坏来判定衬砌破坏,初步确定原型结构破坏所容许的最大断层位移D=1.25 m,理论上该值略偏大。 | 刘学增 王煦霖 林亮伦 | 2013 | 岩石力学与工程学报2013，32，8： | 36 |
| 5 | 地铁隧道斜交穿越地裂缝带的纵向设防长度显示文摘以西安地铁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17.5m,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。 | 黄强兵 彭建兵 高虎艳 王海祥 | 2010 | 铁道学报2010，32，1： | 31 |
| 6 | 地裂缝活动对土体应力与变形影响的试验研究显示文摘通过进行西安典型地层环境下地裂缝活动的大型模型试验,研究了隐伏地裂缝活动引起附近土体应力与变形的规律。试验表明,地裂缝活动在上盘土体中产生负的附加应力,引起土体应力降低,而在下盘土体中产生正的附加应力,引起土体应力增强,且距离地裂缝越远由地裂缝活动引起的附加应力越小。地裂缝活动导致其两侧土体发生台阶状位移突变现象,随着地层由深至浅,土体变形范围明显增大,且影响区范围上盘大于下盘。地裂缝活动引起附近土体应力的分布在空间上大致分为4个区域即下盘原始应力区、应力增强区、应力降低区和上盘原始应力区,其中应力降低区范围约为应力增强区的1.5~2倍。同时,地裂缝附近土体沉降变形也可分为3个带,即下盘稳定带、差异沉降过渡带和上盘稳定带,其中上盘差异沉降带范围约为下盘沉降差异带的2倍。 | 黄强兵 彭建兵 闫金凯 陈立伟 | 2009 | 岩土力学2009，30，4： | 30 |
| 7 | 45°倾角正断层粘滑错动对隧道影响试验分析显示文摘通过1∶50室内模型试验,模拟了45°倾角正断层粘滑错动下,与之正交的隧道结构的受力变形破坏过程,并布置传感器监测了隧道顶部和底部的围岩压力、隧道轴向的应变和隧道环向的应变.结果表明,围岩压力在剪切带附近发生显著变化,上盘和剪切带范围内拱顶压力显著增大,下盘拱顶压力次之,上盘和剪切带隧道底部压力减小,下盘底部压力显著增大,隧道与下部围岩可能局部脱空以适应断层的剪切位移;上盘和剪切带范围内隧道纵向弯矩为正,下盘范围内为负,隧道偏心受压;以原型混凝土压坏来判定衬砌破坏,初步确定原型结构破坏所容许的最大断层位移D=0.7m,理论上该值略偏大;隧道衬砌破坏区域长度,在剪切带和下盘范围分别为1.7和2.8倍隧道宽度. | 刘学增 王煦霖 林亮伦 | 2014 | 同济大学学报(自然科学版)2014，42，1： | 29 |
| 8 | 隧洞穿越活动断层应对措施及其适应性研究综述显示文摘我国西部高山峻岭地区修建调水工程时大多采用隧洞输水方式,通常要穿越包括活动断层在内的赋存环境和地质条件复杂的地层。目前,国内外的隧洞相关规范均未就隧洞穿越活动断层带的工程设计和应对措施给出明确规定和建议,不利于输水隧洞的长期运行安全。基于活动断层的定义、分类,以及活动断层对隧洞工程的影响,采用工程实例搜集与综合对比分析方法,系统整理了国内外10个隧洞穿越活动断层的工程案例,重点探讨已建工程针对该问题所采取的各种应对措施及基本理念,认为设置柔性连接段、扩大断面尺寸、洞内明管、复合衬砌或新型材料是当前隧洞抗断的主要措施。结合每种措施的实际应用效果,归纳并建议各种应对措施的适用条件,并指出应关注的问题。针对隧洞穿越活动断层工程措施的适应性评价课题,梳理并讨论相关研究内容和国内外研究进展,指出了当前研究中值得完善和补充的环节。结合近期启动的'水资源高效利用'国家重点研发计划课题'隧洞穿越活断层围岩-衬砌灾变机制及抗断技术'研究项目,聚焦主要研究内容,并展望隧洞穿越活动断层研究应予重点关注并解决的问题。 | 丁秀丽 张雨霆 张传健 颜天佑 黄书岭 | 2019 | 隧道与地下工程灾害防治2019，1，1： | 27 |
| 9 | 地震荷载作用下地裂缝场地动力响应试验研究显示文摘以西安地铁穿越地裂缝区域为工程背景,采用振动台模型试验,模拟地震荷载作用下地裂缝场地的动力响应。试验结果表明:地震荷载作用下,地裂缝场地中的隐伏地裂缝逐渐出露,随着地震动力荷载的持续作用,裂缝在地表贯通,并在裂缝的上盘区域中生成与之相交的次生裂缝,地裂缝内部的松散充填土体沿裂缝向上运动。地震动力荷载作用下,地裂缝场地产生不均匀沉降,且地裂缝位置产生的沉降大于其两侧区域,不均匀沉降导致地裂缝两侧产生张拉力,张拉力继而使隐伏地裂缝扩展出露地表,同时伴随裂缝宽度增加。振动过程中,地裂缝场地上盘所产生的动力加速度大于场地下盘区域的动力加速度。研究结果可为地震荷载作用下地裂缝场地中的结构抗震设计提供重要参考。 | 刘妮娜 黄强兵 门玉明 彭建兵 | 2014 | 岩石力学与工程学报2014，33，5： | 22 |
| 10 | 地下综合管廊结构斜穿活动地裂缝的变形破坏机制室内模型试验研究显示文摘以西安地区地裂缝环境为研究背景,通过几何缩尺比例为1∶15的物理模型试验得到上、下盘相对错动情况下结构周边围岩土压力及结构应力、变形规律和宏观破坏现象,论述地下综合管廊45°斜穿地裂缝时的变形破坏模式。结果表明:随着错动量的不断增大,上盘中管廊结构顶部纵向与土体的接触压力明显增加,下盘中明显减小;至于结构顶部横向与土体的接触压力,地裂缝与结构轴线相交处土压力较大,两边土压力较小;混凝土表面纵向裂缝主要分布在下盘区2.9D^5.1D(D=0.277 m)范围内,环向裂缝主要分布于下盘区0.9D范围内,下盘结构变形程度高于上盘结构;地下综合管廊在45°斜穿地裂缝时其变形不对称,结构处于扭转、弯曲、剪切的复杂应力状态,结构的受力形式属于薄壁杆件约束扭转。研究结果可为西安地下综合管廊斜穿地裂缝时的结构设计和防治措施的制定提供一定参考。 | 胡志平 张丹 张亚国 王少卿 李芳涛 | 2019 | 岩石力学与工程学报2019，38，12： | 20 |
| 11 | 黄土地区浅埋暗挖地铁隧道衬砌受力分析显示文摘为了解黄土地区浅埋暗挖地铁隧道衬砌结构的受力特征,得出荷载在衬砌结构各部分中的分担比例,以西安地铁2号线实体工程为依托,开展了较大规模的现场测试工作,对围岩与初期支护接触压力、初期支护与二次衬砌接触压力及二次衬砌结构应力进行了研究。结果表明:在三连拱大断面地铁隧道中先开挖洞室初期支护各部位所受的围岩压力均大于后开挖洞室初期支护所承受的压力;左、右线中墙顶、底部初期支护承受的压力较大,表明隧道中隔墙承担了较大的上部土体荷载;初期支护与二次衬砌承受的荷载比例为52.81%和47.19%;二次衬砌混凝土基本受压,左、右中隔墙二次衬砌混凝土受压最大。在标准断面地铁隧道中左、右线墙脚位置初期支护与围岩之间接触压力较大,表明这两位置承受了大部分垂直压力;初期支护与二次衬砌承受的荷载比例为40%和60%;二次衬砌混凝土基本受压,拱腰及以上位置应力较大,仰拱处应力较小。 | 来弘鹏 谢永利 刘苗 许海标 | 2011 | 岩土工程学报2011，33，8： | 18 |
| 12 | 地铁隧道正交穿越地裂缝的相互作用机制试验研究显示文摘以西安地铁隧道为工程背景,利用地铁隧道正交穿越地裂缝应力模型试验,分析在地裂缝活动环境下的地铁隧道与地裂缝的相互作用关系。在地裂缝上、下盘发生相对错动时,对模型结构的纵向应变、结构底部的相对位移以及结构外围土压力等进行监测。数据分析结果表明:地铁隧道穿越地裂缝时其荷载传递机制涉及结构的刚度效应、下卧土体的支承作用、隧道与土体之间的摩阻作用以及裂缝处上下盘的接触效应4个方面。根据隧道结构变形特征及应变变化规律,构建隧道与土体底部脱空状态下相互作用力学模型,为西安地铁穿越地裂缝的隧道结构设计提供参考。通过对不同断面隧道的应变及变形比较分析,提出地铁隧道正交穿越地裂缝带时宜采用马蹄形隧道断面,以提高结构的整体刚度;加强位于地裂缝下盘的隧道混凝土的裂缝控制,做好防水处理。 | 李凯玲 门玉明 严静平 李寻昌 | 2011 | 岩石力学与工程学报2011，30，3： | 18 |
| 13 | 西安地铁2号线隧道穿越地裂缝带的设防参数显示文摘基于西安地裂缝成因、基本特征和未来活动趋势分析,通过几何缩比为1:5的地裂缝活动模型试验和地裂缝活动对盾构隧道影响的数值模拟计算,研究了西安地铁2号线隧道正交穿越地裂缝带的设防参数。通过分析地裂缝年平均活动速率和历史最大活动量,确定了与地铁2号线相交的各条地裂缝的最大垂直位移量的预测值和设计建议值。模型试验和数值模拟结果表明,正交条件下地铁隧道在地裂缝活动地段的设防宽度为60m,即上盘为35m,下盘为25m;沿隧道纵向地裂缝两侧地层变形规律呈现台阶状突变变形,隧道纵向设计可将上盘视为整体下降来考虑;地铁隧道穿越地裂缝带必须分段设缝以适应地裂缝的变形,其分段长度在地裂缝主影响区按10m进行设防,在一般影响区可按10~15m进行分段设防。研究结果可为地铁隧道穿越地裂缝带的结构设计提供参考。 | 黄强兵 彭建兵 邓亚虹 范文 | 2010 | 岩土力学2010，31，9： | 18 |
| 14 | 西安地铁隧道穿越地裂缝带的计算模型探讨显示文摘通过对西安地铁隧道穿越地裂缝带的大型物理模型试验成果的分析,提出在地裂缝活动时,穿越地裂缝带的地铁隧道有以下两个方面的变化特征:一是作用于隧道的荷载发生改变;二是在隧道底部产生脱空现象。这种脱空现象无论在整体式隧道还是盾构隧道中都会出现。造成隧道在界面上与土体脱空的原因是隧道和周围地层的变形不协调。脱空区域的大小对地铁隧道的变形与内力计算会产生明显影响。在对隧道变形特征分析的基础上,总结得出了西安地铁穿越地裂缝带隧道变形的4种计算模型:对于整体式长隧道,可以采用一端固定而另一端简支,或一端固定而另一端定向支承的计算模型;对于整体式短隧道,可以采用外伸梁模型;对于盾构隧道,可以采用一端固定而另一端定向支承的计算模型。最后,对脱空条件下隧道数值分析的建模问题进行了讨论。算例分析表明:在数值计算中,对于隧道与土体接触面的界面处理非常关键,否则将造成计算结果的重大误差。 | 门玉明 张结红 刘洪佳 韩冬冬 王海英 | 2011 | 地球科学与环境学报2011，33，1： | 18 |
| 15 | 黄土地区浅埋暗挖地铁隧道围岩压力特征研究显示文摘为了解黄土地区浅埋暗挖地铁隧道围岩压力特征,得出荷载在衬砌结构各部分中的分担比例,本文以西安地铁二号线为研究对象,选取2组不同围岩条件的测试断面,开展现场测试工作。对围岩与初期支护接触压力、初期支护与二次衬砌接触压力及二次衬砌结构应力进行研究。结果表明:隧道墙脚位置初期支护与围岩之间接触压力较大,表明这二者承受大部分垂直压力;初期支护所受围岩压力随着土体强度降低而增大,且分布形式更趋于静水压力作用特点;二次衬砌作为主要支护结构承担大部分荷载,初期支护与二次衬砌接触压力随围岩土体强度降低而显著增大,二次衬砌在支护体系中作用也随土体强度降低而凸显;二次衬砌混凝土基本受压,拱腰及以上位置应力较大,仰拱处应力较小。 | 来弘鹏 郑甲佳 谢永利 | 2012 | 铁道学报2012，34，3： | 18 |
| 16 | 地铁隧道穿越地裂缝带的结构抗裂预留位移量显示文摘西安地铁穿越多条活动地裂缝带,地裂缝未来活动对地铁隧道结构造成严重威胁。论述西安地裂缝成因、活动方式和剖面特征,对未来地裂缝活动趋势和地铁设计使用期内地裂缝最大垂直位移量进行分析和预测。通过浅埋暗挖马蹄形地铁隧道穿越地裂缝带的三维有限元数值模拟,得出当地裂缝垂直位移量达到20cm时隧道出现开裂破坏,隧道结构抗裂设计时需分段设缝和扩大断面以适应地裂缝的大变形。基于数值模拟结果,建立地裂缝作用下地铁隧道与地裂缝正交和斜交条件下分段隧道三维运动位移模式,确定正交和斜交条件下结构抗裂的垂直位移、横向位移和轴向位移预留量。其结果可为西安地铁隧道穿越地裂缝带的结构设计提供参考。 | 黄强兵 彭建兵 王启耀 高虎艳 | 2010 | 岩石力学与工程学报2010，29，A01： | 16 |
| 17 | 分段柔性接头地铁隧道适应地裂缝大变形的模型试验研究显示文摘西安地裂缝是一种特殊的城市地质灾害,地铁隧道穿越地裂缝带时必须分段设特殊变形缝。以西安地铁隧道正交穿越地裂缝带为工程背景,采用几何比1:5的大比例尺模型试验,研究分段设缝柔性接头隧道穿越地裂缝带的适应性。试验结果表明:地裂缝活动环境下隧道设置特殊变形缝的柔性接头避免了衬砌结构应力集中,对结构起到保护作用,分段柔性接头隧道具有较强的适应地裂缝大变形的能力。设置与地裂缝倾角一致的斜变形缝对围岩压力与位移有一定影响,而对衬砌结构安全性影响较小。正交条件下斜变形缝能消耗20%以上的地裂缝位移量,在地裂缝影响区隧道可通过多段设变形缝串联的方式最大限度地消除地裂缝大变形对隧道的影响。接头处顶底部止水带基本完好,而两侧止水带因地裂缝垂直位移作用出现撕裂现象,防水设计应重点考虑接头两侧壁的防水。研究结果可为地裂缝活动环境下地铁隧道结构与防水设计提供重要参考。 | 黄强兵 彭建兵 门玉明 李珂 | 2010 | 岩石力学与工程学报2010，29，8： | 15 |
| 18 | 西安地裂缝地段浅埋暗挖地铁隧道施工沉降规律显示文摘地裂缝是西安市最典型的地质灾害之一,地裂缝地段地铁隧道施工引起地层及地表沉降是较为突出的工程地质和岩土工程问题。文章以西安地铁六号线浅埋暗挖隧道穿过f8地裂缝为工程背景,基于有限元数值模拟,对地裂缝地段交叉中隔墙法(CRD工法)暗挖施工引起的地表沉降和隧道变形进行了分析。结果表明:暗挖施工引起的地表沉降随开挖进尺呈反S型曲线变化特征,地裂缝带上盘的开挖进尺影响范围大于下盘;隧道中心线地表沉降在地裂缝带出现错台且靠近上盘5 m处出现集中沉降区;地裂缝地段隧道暗挖施工对地表的影响区范围约为80 m即上盘约45 m、下盘约35 m,在此范围应考虑暗挖施工对附近地表建(构)筑物的影响;开挖过程中地裂缝带上盘沉降过程变长且大于下盘;地表横向变形曲线符合高斯分布,上盘沉降大于下盘,在上盘靠近地裂缝位置处地表沉降槽宽度、沉降量明显增大;距地裂缝带5 m处上盘拱顶出现最大沉降,其值为25 mm,而在地裂缝位置处拱底出现27 mm的隆起变形,拱顶和拱底变形在地裂缝带附近出现错台;地裂缝带隧道暗挖施工对拱顶、拱底影响区范围分别为50 m和55 m,靠近上盘地裂缝位置附近隧道暗挖施工衬砌应及时支护,防止土体塌落与隧道变形。研究结果可为西安地铁隧道穿越地裂缝带暗挖施工提供科学依据和技术指导。 | 徐明祥 黄强兵 王庆兵 李明锷 雷建 | 2020 | 水文地质工程地质2020，47，1： | 14 |
| 19 | 地裂缝活动对地铁区间隧道地层应力与位移影响的试验研究显示文摘以西安地铁明挖区间隧道穿过地裂缝带为研究背景,通过几何比1∶5的大比例尺地裂缝与地铁隧道模型试验,研究了地裂缝活动引起地铁隧道地层应力与位移变化规律。试验结果表明:地裂缝活动在上盘地层中产生负的附加应力,出现应力降低区,而在下盘产生正的附加应力,出现应力增强区,且距离地裂缝越远附加应力越小。随上盘沉降量的增大,上盘隧道顶部地层应力增加,两侧逐渐减小,而下盘隧道顶部地层应力逐渐减小接近于零,两侧地层应力则逐渐增大。地层位移和地表沉降变形随地裂缝位错量增加而增大,横向呈现上、下盘相反的变化规律,同时上盘地表出现与地裂缝近似垂直的纵向拉张裂缝,影响范围约为2倍隧道宽度,下盘地表出现与地裂缝大致平行的横向拉张裂缝,影响宽度约为2.5倍隧道宽度。研究结果可为地裂缝环境下地铁隧道沿线城市规划与地裂缝灾害防治提供参考。 | 黄强兵 彭建兵 石玉玲 闫金凯 | 2009 | 岩土工程学报2009，31，10： | 13 |
| 20 | 地裂缝活动对地下输水管道影响的足尺模型试验显示文摘地裂缝是西安市最典型的城市地质灾害,对地下管道造成了严重的危害。以西安市地下输水(排污)管道穿越地裂缝为背景,在地裂缝对地下管道危害分析的基础上,通过地裂缝活动对地下管道影响的足尺模型试验,研究地裂缝作用下地下管道的受力情况、变形和破坏模式。试验结果表明:在地裂缝作用下,无论是骑缝式还是对缝式敷设地下管道受力较为复杂,管道处于拉压受力状态,其变形破坏模式大致可以分为2类即骑缝时反向弯曲的弹性地基梁破坏模式和对缝时端部上翘的悬臂梁破坏模式;管道开裂破坏的地裂缝位错量临界值为S_(cr)=6 cm;骑缝式管道开裂破坏位置主要位于下盘靠近地裂缝0.5 m范围内,而对缝式管道开裂破坏位置主要位于上盘距地裂缝1.2 m附近以及接头部位。基于模型试验结果,提出地裂缝发育区管道工程建设应采取避让和合理规划管线走向,对跨越地裂缝带的管道工程需采取管沟浅埋或悬空式架设、柔性管材及接头加固、地下廊道铺设以及监测预警等防治措施。研究结果对于西安市城市管网建设与跨越地裂缝带的老旧管网改造具有重要的指导意义,对其他地裂缝发育区管道工程建设亦具有参考与借鉴价值。 | 黄强兵 梁奥 门玉明 刘洪佳 马玉杰 | 2016 | 岩石力学与工程学报2016，35，A01： | 12 |
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