基坑开挖对下部盾构隧道的影响研究

论文摘要

随着城市建设的发展,经常会在已建地铁隧道周围进行深基坑开挖工程。在这种复杂的环境条件下,在确保新建建(构)筑物施工质量和施工进度的同时,要控制由于基坑施工引起的周围地层移动,保护邻近和地下管线。论文结合哈大客专沈阳站改造工程地下通道桩基与下部地铁盾构的相互影响专项课题,研究基坑开挖对于位于其下方的已运营地铁隧道以及周边环境的影响。首先介绍了土体材料的本构关系,破坏准则及土体模型。阐述了基坑开挖致使坑内土体受力特性发生的变化,介绍了几种土体回弹量的计算方法。详细介绍管片接头的几种常用力学模型。最后,建立了土体与地铁隧道的整体模型,模拟分析了该工程开挖、支护全过程。选取了不同的数值计算模型,并从影响下卧隧道变形的各种因素分析入手,研究了基坑开挖对下卧隧道变形及内力的影响。其中,根据管片上浮值需控制在20mm以内以及第一强度准则,对各种模型进行分析。通过模拟不同的施工方法、进行分析对比,得到了隧道水平、竖直位移和内力沿隧道纵轴和横向的变化曲线,定量描述了基坑开挖对下卧隧道产生的位移和内力的影响,并揭示出相应的规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 论文的背景
• 1.1.2 论文的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 基坑坑底隆起的研究现状
• 1.2.2 基坑开挖对地铁隧道影响的研究现状及文献综述
• 1.2.3 管片接头模拟计算研究现状及概述
• 1.3 论文的研究内容和研究方法
• 1.3.1 论文的研究内容
• 1.3.2 论文的研究方法
• 第2章 土体本构模型
• 2.1 土体的本构关系和强度破坏准则
• 2.1.1 非线性弹性本构关系模型
• 2.1.2 土的弹塑性模型
• 2.2 土体屈服准则
• 2.2.1 特雷斯卡（Tresca）准则
• 2.2.2 米赛斯（Mises）准则
• 2.2.3 Mohr-Coulomb准则
• 2.3 土体流动准则
• 2.4 土体回弹机理及计算理论
• 2.5 小结
• 第3章 盾构管片接头的力学模型
• 3.1 管片接头计算方法及比较
• 3.2 管片接头常用力学模型
• 3.3 有限元法基本理论
• 3.4 小结
• 第4章 基坑开挖对下部盾构隧道的数值计算
• 4.1 工程简介
• 4.2 基坑开挖有限元分析模型
• 4.2.1 计算假设
• 4.2.2 地质参数的选取
• 4.2.3 模型的选取
• 4.2.4 材料属性及单元选取
• 4.2.5 模型的网格划分
• 4.2.6 模型的边界条件
• 4.2.7 基坑分步开挖过程模拟
• 4.3 管片变形控制标准
• 4.4 基坑开挖对隧道的影响分析
• 4.4.1 位移分析
• 4.4.2 位移云图
• 4.4.3 内力分析
• 4.5 基坑坑底地基加固对隧道变形的影响
• 4.5.1 有限元模型
• 4.5.2 位移分析
• 4.5.3 位移云图
• 4.5.4 内力分析
• 4.6 基坑开挖不同方式对下卧隧道的影响
• 4.6.1 盆式开挖有限元分析模型
• 4.6.2 位移分析
• 4.6.3 位移云图
• 4.6.4 内力分析
• 4.7 基坑开挖不同深度对下卧隧道的影响
• 4.7.1 有限元模型
• 4.7.2 位移分析
• 4.7.3 内力分析
• 4.8 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及攻读期成果