西安地铁二号线黄土工程特性研究
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摘要
西安市是陕西省的省会,也是陕西发展最快的城市,西安的发展对陕西的发展起着至关重要的作用。西部大开发,西安作为重点发展城市,交通问题就显得十分重要。随着城市化建设的不断扩大和人口的增长,交通的承载力越来越大,而地面的有限可用面积越来越少,因此建设地下铁路对于西安的发展起着至关重要的作用。本文对西安市地铁二号线上黄土的物理力学性质和工程特性进行研究,主要有以下内容：
1根据室内土工试验及原位测试统计结果,采用多种方法并结合西安地区建筑经验,综合确定各土层的承载力、变形模量E0。采用室内试验、扁铲侧胀试验、公式计算及查表法等综合方法,确定二号线内土的侧压力系数K0。
2依据室内土工试验统计结果,按四种规范确定地基土对挡土墙基底的摩擦系数μ,综合各规范查表结果并结合工程经验综合给出建议值。
3试验分析出各层土物理力学指标统计结果,并按有关规范、手册及地区经验综合给出各层土的岩土参数建议值(土的一般物理力学性质指标建议值采用数理统计求得的算术平均值；各层土的抗剪强度指标是根据各层土的c、φ指标标准值结合工程经验给出)。
4对二号线黄土的其它工程地质性状和其它指标进行分析,对不利的情况提出建议与意见,为西安地铁二号线的建设提供参考性资料。
本文在研究西安地铁二号线黄土性质的基础上,对地铁隧道开挖前后土体的位移与应力应用商业软件ANSYS进行三维模拟,分析开挖后作用于隧道衬砌上的围岩应力是否超过衬砌强度,为该工程的安全、顺利进行打下了基础,具有重要的理论价值和实际意义。
Xi'an, the city is the capital of Shaanxi Province, and is also the most developed city in Shaanxi. So Xi'an's development is very important to Shaanxi.In tne development of the West Regions, as the prioritize city, the transportation in Xi'an appears extremely importantly. Expands and the population growth unceasingly along with the urbanized construction, the transportation supporting capacity is getting bigger and bigger, but the ground limited available area are getting fewer and fewer, therefore metro construction is critical to Xi'an development. This article analyse the loess mechanical properties on the metrosecond line, and the mainly content is following:
1. According to the statistical result from indoor geotechnical test and the in-site test, we have given the supporting capacity and modulus of deformation Eo in various soil layers useing many kinds of methods and unifiying the construct the experience in Xi'an area.At the same time, we can get the earth lateral pressure coefficient Ko by useing synthetically indoor test, formula computation and look-up table and so on.
2. According to the statistical result from indoor geotechnical test, we can get the friction coefficientμbetween the bottom and the basis of the retaining wall, then we obtion the reference number useing many kinds of methods and unifiying the construct the experience.
3. Though the experiment we analyzes and obtain the statistics results of each layer physics index and mechanics index, and then we give synthetically the parameter suggestion value of each layer according to the related standard, the manual and the local experience. (the suggestion value of the earth conventional physics index and mechanics index are obtained using mathematical statement; The shearing strength of each layer is obtained according to each earth c、φ, as well as considering the project experience).
4. Analyzing other engineering geology condition and other indexes of the loess, we give the judegments and suggestions to the disadvantageous situation, providing the referential material for the second line of metro in Xi'an.
Based on the studies of the loess physics properties and mechanical properties of the second line subway, we carry on the simulation to the stress and displacement of the subway excavation with commercial software ANSYS, and analyse whether the stress of the liner surpasses itselfe compression andtensile strengh, which is important to project security, as well as having the important theory and the practical significance for this project.
1根据室内土工试验及原位测试统计结果,采用多种方法并结合西安地区建筑经验,综合确定各土层的承载力、变形模量E0。采用室内试验、扁铲侧胀试验、公式计算及查表法等综合方法,确定二号线内土的侧压力系数K0。
2依据室内土工试验统计结果,按四种规范确定地基土对挡土墙基底的摩擦系数μ,综合各规范查表结果并结合工程经验综合给出建议值。
3试验分析出各层土物理力学指标统计结果,并按有关规范、手册及地区经验综合给出各层土的岩土参数建议值(土的一般物理力学性质指标建议值采用数理统计求得的算术平均值；各层土的抗剪强度指标是根据各层土的c、φ指标标准值结合工程经验给出)。
4对二号线黄土的其它工程地质性状和其它指标进行分析,对不利的情况提出建议与意见,为西安地铁二号线的建设提供参考性资料。
本文在研究西安地铁二号线黄土性质的基础上,对地铁隧道开挖前后土体的位移与应力应用商业软件ANSYS进行三维模拟,分析开挖后作用于隧道衬砌上的围岩应力是否超过衬砌强度,为该工程的安全、顺利进行打下了基础,具有重要的理论价值和实际意义。
Xi'an, the city is the capital of Shaanxi Province, and is also the most developed city in Shaanxi. So Xi'an's development is very important to Shaanxi.In tne development of the West Regions, as the prioritize city, the transportation in Xi'an appears extremely importantly. Expands and the population growth unceasingly along with the urbanized construction, the transportation supporting capacity is getting bigger and bigger, but the ground limited available area are getting fewer and fewer, therefore metro construction is critical to Xi'an development. This article analyse the loess mechanical properties on the metrosecond line, and the mainly content is following:
1. According to the statistical result from indoor geotechnical test and the in-site test, we have given the supporting capacity and modulus of deformation Eo in various soil layers useing many kinds of methods and unifiying the construct the experience in Xi'an area.At the same time, we can get the earth lateral pressure coefficient Ko by useing synthetically indoor test, formula computation and look-up table and so on.
2. According to the statistical result from indoor geotechnical test, we can get the friction coefficientμbetween the bottom and the basis of the retaining wall, then we obtion the reference number useing many kinds of methods and unifiying the construct the experience.
3. Though the experiment we analyzes and obtain the statistics results of each layer physics index and mechanics index, and then we give synthetically the parameter suggestion value of each layer according to the related standard, the manual and the local experience. (the suggestion value of the earth conventional physics index and mechanics index are obtained using mathematical statement; The shearing strength of each layer is obtained according to each earth c、φ, as well as considering the project experience).
4. Analyzing other engineering geology condition and other indexes of the loess, we give the judegments and suggestions to the disadvantageous situation, providing the referential material for the second line of metro in Xi'an.
Based on the studies of the loess physics properties and mechanical properties of the second line subway, we carry on the simulation to the stress and displacement of the subway excavation with commercial software ANSYS, and analyse whether the stress of the liner surpasses itselfe compression andtensile strengh, which is important to project security, as well as having the important theory and the practical significance for this project.
引文
[1]刘东生,张宗祜《中国的黄土》,地质学报,VOL.42,NO.1,1962。
[2]刘东生等,《中国黄土的地质环境》,科学通报,第一期,1978。
[3]王永焱等,《黄土与第四纪地质》,陕西人民出版社,1982。
[4]刘东生,《黄土与环境》。科学出版社,1985。
[5]周德培等,《流动力学原理及其在黄土工程中的应用》,西南交通大学出版社,1983。
[6]李保雄,《控制泥石流沟谷水土流失的防治工程对策》,甘肃科学学报,VOL.15,2003,9。
[7]李保雄、李永进,《兰州马兰黄土的工程地质特性》,甘肃科学学报,VOL.15, N0.3,2003.9。
[8]刘祖典,《黄土力学与工程》,陕西科学技术出版社,1997。
[9]刘光代,《滑坡破坏发生时间预报的探索》。中国铁道出版社,1980。
[10]王靖泰、李永进、李保雄、E德比希尔,《兰州黄土的物理特性》,水文地质工程地质,1994年第4期。
[11]王家鼎、张卓元、李保雄,《黄土自重湿陷变形的脉动机理》,地理科学,VOL.19, N0.7,1999.6。
[12]余雄飞,《原状黄土的增湿结构弱化性对静动荷载下变形强度特性的影响》,陕西机械学院硕士研究生毕业论文,1986年4月。
[13]余雄飞、谢定义,《超湿陷性黄土及湿陷特性》,西安理工大学学报,1996,No.2。
[14]张苏民、张炜,《减湿和增湿时黄土的湿陷性》,岩土工程学报,1992,No.1。
[15]张苏民、郑建国,《湿陷性黄土(Q3)的增湿变形特性》,岩土工程学报,1990,No.4。
[16]刘明振,《湿陷性黄土间歇性浸水试验》,岩土工程学报,1985,No.1。
[17]李保雄、王得楷等,《永靖黑方台灌区黄土沉陷灾害土体工程地质性质变异初步研究》,甘肃科学学报,1992年,No.24
[18]李保雄等,《兰州马兰黄土的湿陷性》,甘肃科学学报,VOL,8,No.33。
[19]谢定义,《黄土力学特性与应用研究的过去、现在与未来》,地下空间,1999,No.4。
[20]吴侃、郑颖人,《黄土结构性研究,第六届全国土力学及基础工程学术会议论文集》,同济大学出版社,1991,93—96。
[21]郑建国、张苏民,《湿陷性黄土的结构强度特性,水文地质工程地质》,1990,(4)：22～25。
[22]邢义川、刘祖典、郑颖人,《黄土的破坏条件》,水利学报,1992,No.1。
[23]邢义川、骆亚生、李振,《黄土的断裂破坏强度》,水力发电学报,1999,No.4。
[24]骆亚生、邢义川,《黄土的抗拉强度》,陕西水力发电,1998,No.4。
[25]郭见杨,孤柏咀《黄土强度的几个问题》,岩土力学,1985,No.1。
[26]乔平定、李增钧《黄土地区工程地质》水利电力出版社1990
[27]西安理工大学《土力学》
[28]彭友君《地铁设计中基床系数的解决方案[J]》都市快轨交通,2007,(2)：40-43
[29]周宏磊、张在明,基床系数的试验方法及取值[J]》,工程勘察,2004,(2)：11-15
[30]陈国民、钟建东、汤智清,《采用扁铲侧胀试验估算土的侧向基床系数的探讨[J]》,上海地质,2002,(2)：40-42
[31]熊大生、储团结、陈志辉,《用扁铲侧胀试验推求地基水平基床系数[J]》,土工基础,2004,(2)：59～62
[32]孟高头,《土体原位测试机理、方法及其工程应用[M]》,北京,地质出版社,1996
[33]A.P.S.Selvadural著,范文田、何广汉、张式深等译,《土与基础相互作用的弹性分析[M]》,北京,中国铁道出版社,1984
[34]施仲衡,《地下铁道设计与施工》,陕西科学技术出版社,2006年5月第二版
[35]杨庆义、张玉宝,《扁铲侧胀试验仪在岩土工程中的应用[J]》,西部探矿工程,2001增刊(021)；
[36]张宗祜、张之一、王芸生《中国黄土》,地质出版社,1989年6月北京第一版
[37]孙建中,《黄土学》,香港考古学会出版社,2005年6月第一版
[38]王勖成、邵敏编,《有限单元法基本原理和数值方法》,清华大学出版社,1997年3月第2版
[39]朱思哲、刘虔、包承纲、郭熙灵、常亚屏,《三轴试验原理与应用技术》,中国电力出版社,2003年6月第1版
[40]U.S.Department of Transportation Federal Highway Administration,The Flat Dilatometer Test[s].Publication No:FHWA-SA-91-044,1992
[2]刘东生等,《中国黄土的地质环境》,科学通报,第一期,1978。
[3]王永焱等,《黄土与第四纪地质》,陕西人民出版社,1982。
[4]刘东生,《黄土与环境》。科学出版社,1985。
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[25]郭见杨,孤柏咀《黄土强度的几个问题》,岩土力学,1985,No.1。
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[30]陈国民、钟建东、汤智清,《采用扁铲侧胀试验估算土的侧向基床系数的探讨[J]》,上海地质,2002,(2)：40-42
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[32]孟高头,《土体原位测试机理、方法及其工程应用[M]》,北京,地质出版社,1996
[33]A.P.S.Selvadural著,范文田、何广汉、张式深等译,《土与基础相互作用的弹性分析[M]》,北京,中国铁道出版社,1984
[34]施仲衡,《地下铁道设计与施工》,陕西科学技术出版社,2006年5月第二版
[35]杨庆义、张玉宝,《扁铲侧胀试验仪在岩土工程中的应用[J]》,西部探矿工程,2001增刊(021)；
[36]张宗祜、张之一、王芸生《中国黄土》,地质出版社,1989年6月北京第一版
[37]孙建中,《黄土学》,香港考古学会出版社,2005年6月第一版
[38]王勖成、邵敏编,《有限单元法基本原理和数值方法》,清华大学出版社,1997年3月第2版
[39]朱思哲、刘虔、包承纲、郭熙灵、常亚屏,《三轴试验原理与应用技术》,中国电力出版社,2003年6月第1版
[40]U.S.Department of Transportation Federal Highway Administration,The Flat Dilatometer Test[s].Publication No:FHWA-SA-91-044,1992