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膨胀岩对南宁地铁1号线车站结构的影响研究

2024-01-30

目录

引言

膨胀岩基本性质与分布特征

车站结构类型与受力特点分析

膨胀岩对车站结构稳定性影响评估

膨胀岩治理措施及效果评价

结论与展望

01

引言

Chapter

03

研究意义

通过本研究，可为南宁地铁1号线车站结构设计提供科学依据，保障地铁建设与运营安全。

01

膨胀岩地质特性

膨胀岩是一种特殊的地质体，具有吸水膨胀、失水收缩的特性，对地铁车站结构稳定性构成威胁。

02

南宁地铁1号线车站建设需求

南宁地铁1号线穿越膨胀岩地区，车站结构设计与施工需充分考虑膨胀岩的影响。

国内学者在膨胀岩对地铁车站结构影响方面开展了一定研究，取得了一定成果，但仍存在诸多不足。

国内研究现状

国外学者在膨胀岩地质特性及其对地下工程影响方面进行了深入研究，形成了较为完善的理论体系。

国外研究现状

随着地铁建设的不断推进，膨胀岩对地铁车站结构的影响将越来越受到关注，相关研究将更加深入和细致。

发展趋势

本研究将围绕膨胀岩对南宁地铁1号线车站结构的影响展开，包括膨胀岩地质特性分析、车站结构受力特性研究、数值模拟与实验验证等方面。

采用现场调研、理论分析、数值模拟与实验验证相结合的方法进行研究。通过现场调研获取实际工程资料；运用理论分析揭示膨胀岩与车站结构的相互作用机理；通过数值模拟预测车站结构在膨胀岩作用下的变形与受力特征；最后通过实验验证数值模拟结果的可靠性。

研究内容

研究方法

02

膨胀岩基本性质与分布特征

Chapter

膨胀岩是指具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形特性的一类岩石，主要成分为蒙脱石、伊利石等黏土矿物。

定义

根据膨胀潜势和膨胀量大小，膨胀岩可分为弱膨胀岩、中膨胀岩和强膨胀岩。

分类

膨胀岩的强度随含水量变化而变化，其变形特性复杂。

膨胀岩失水后体积缩小，产生收缩裂缝。

膨胀岩吸水后体积增大，产生膨胀压力。

膨胀岩在吸水和失水过程中会反复发生胀缩变形。

失水收缩性

吸水膨胀性

反复胀缩变形性

强度与变形特性

01

02

03

04

分布范围

南宁地铁1号线沿线膨胀岩主要分布在某些特定地层和地质构造带内。

岩性组合

南宁地铁1号线沿线膨胀岩往往与其他类型的岩石呈互层状或夹层状分布，岩性组合复杂。

厚度变化

膨胀岩的厚度在不同地段存在较大差异，部分地区厚度较大，对地铁车站结构影响较大。

地质构造

地质构造对膨胀岩的分布和性质也有一定影响，如断层、褶皱等地质构造带内膨胀岩的性质可能更为复杂。

03

车站结构类型与受力特点分析

Chapter

南宁地铁1号线车站多采用矩形框架结构，具有较大的整体刚度和承载能力。

矩形框架结构

岛式站台

地下连续墙

站台位于上下行线路之间，方便乘客换乘，同时减小了对地面交通的影响。

作为车站的围护结构，地下连续墙具有较好的防水和承重性能。

03

02

01

车站主体结构承受土压力

地铁车站主体结构埋置于土中，承受来自周围土体的压力。

车站顶板承受地面荷载

车站顶板需要承受地面交通、人群等荷载，设计时需考虑足够的承载能力。

结构内力分布不均

由于车站结构形式和荷载分布的复杂性，结构内力分布往往不均匀，需要加强关键部位的承载能力。

膨胀岩在吸水后会发生体积膨胀，对车站结构产生附加应力。

膨胀岩的吸水膨胀特性

膨胀岩在失水后会发生体积收缩，可能导致车站结构出现裂缝或变形。

膨胀岩的失水收缩特性

膨胀岩的反复胀缩会使车站结构承受交变应力，加速结构的疲劳破坏。

膨胀岩的反复胀缩对结构的影响

膨胀岩在车站结构周围分布不均，可能导致结构产生不均匀沉降或变形。

膨胀岩分布不均对结构的影响

04

膨胀岩对车站结构稳定性影响评估

Chapter

通过计算膨胀岩在极限状态下的平衡条件，评估其对车站结构的稳定性影响。

极限平衡法

利用有限元软件建立车站结构模型，分析膨胀岩对车站结构的应力、应变和位移等影响。

有限元法

适用于模拟膨胀岩的破裂和变形过程，评估其对车站结构的稳定性影响。

离散元法

根据南宁地铁1号线车站结构实际情况，建立包含膨胀岩在内的三维数值模型。

建立模型

参数设置

加载与求解

结果分析

设置膨胀岩的物理力学参数，如弹性模量、泊松比、内摩擦角和粘聚力等。

模拟车站结构在膨胀岩作用下的受力情况，求解车站结构的应力、应变和位移分布。

根据数值模拟结果，分析膨胀岩对车站结构稳定性的影响程度和范围。

监测方案

数据采集与处理

对比分析

结果反馈

制定详细的现场监测方案，包括监测点的布置、监测仪器的选择和监测频率的确定等。

将现场监测数据与数值模拟结果进行对比分析，验证数值模拟的准确性和可靠性。

采集现场监测数据，并进行整理、分析和处理，提取有用的信息。

根据对比分析结果，对车站结构的设计和施工提出改进意见和建议。

05

膨胀岩治理措施