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基坑开挖施工对下方既有地铁隧道变形的影响分析

2020-12-24阅读(251)

基坑开挖施工对下方既有地铁隧道变形的影响分析

论文摘要

当前,随着我国经济持续快速的发展,许多城市都加大了开发与利用地下空间的力度,由此产生了大量位于商业繁华区及房屋密集区的基坑工程。这类基坑的开挖施工不仅涉及到基坑本身的安全,同时也可能会对邻近地下构筑物,尤其是既有地铁隧道等结构的位移变形造成影响,严重时甚至会干扰地铁的运营。本文从影响下方隧道位移变形的多种因素入手,运用MIDAS/GTS软件进行有限元模拟,研究不同因素对下方地铁隧道结构位移变形的影响。并以海心沙基坑工程作为实例进行建模计算,分析其在开挖过程中对下方集运系统(APM)的影响。主要内容包括以下几个方面:1、对基坑开挖施工的全过程进行有限元模拟。结果显示随着基坑的开挖,下方隧道的位移呈不断增大的趋势。2、对隧道处于不同埋深位置情况进行有限元模拟。结果显示随着坑底中心隧道拱顶的竖直距离的增大,下方隧道的水平和竖向变形位移均减小。其中,当隧道拱顶与坑底中心竖直距离小于10m时,相对埋深距离的变化对隧道水平位移变形影响较大;超过10m后,影响较小。3、对隧道处于基坑不同侧方位的位置情况进行有限元模拟。结果显示随着坑底中心与隧道中心的水平距离的增大,下方隧道的水平和竖向变形位移均减小。其中,当基坑坑底中心与隧道中心的水平距离小于4m时,坑底中心与隧道中心的水平距离的变化对隧道水平位移变形的影响较明显;超过4m后,影响较弱。4、模拟分析了当地铁隧道处于不同土层时的情况。结果显示当隧道处于粉质黏土、粘土、中砂等土层且距上部基坑坑底约4.5m时,上部基坑开挖对其造成的位移变形往往会超过地铁隧道变形控制标准的上限值(20mm)。5、以海心沙基坑工程为实例,按照盆式开挖的方式进行模拟,分析其在开挖过程中对下方集运系统(APM)隧道的影响。模拟结果显示其变形趋势与上述模拟工程的变形趋势大致相同。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景及意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 基坑坑底回弹
  • 1.2.2 基坑施工对邻近隧道影响的有限元模拟分析
  • 1.2.3 隧道-土-桩基共同作用机理
  • 1.3 本文主要的研究内容
  • 第二章 基坑变形理论
  • 2.1 基坑工程的特点
  • 2.2 基坑周围地层移动的机理
  • 2.2.1 坑底隆起导致基坑周围地层移动的机理
  • 2.2.2 围护墙墙体位移导致基坑周围地层移动的机理
  • 2.3 基坑变形的影响因素
  • 2.3.1 支护结构
  • 2.3.2 基坑开挖方式
  • 2.3.3 开挖周期和基坑暴露时间
  • 2.3.4 水的影响
  • 2.4 基坑周边地层沉降量计算方法
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 隧道变形理论
  • 3.1 隧道沉降变形的成因分析
  • 3.1.1 施工期间对隧道纵向变形的影响
  • 3.1.2 运营期间中对隧道纵向变形的影响
  • 3.1.3 隧道下卧土层分布的不均匀性
  • 3.1.4 邻近隧道的深基坑开挖
  • 3.1.5 隧道与工作井、车站连接处差异沉降
  • 3.1.6 隧道近距离穿越
  • 3.1.7 地震作用
  • 3.2 隧道竖向变形的计算方法
  • 3.2.1 无限长梁在集中力F 作用下的解
  • 3.2.2 无限长梁在局部均布荷载作用下的解
  • 3.3 本章小结
  • 第四章 有限元法简述及MIDAS/GTS 软件简介
  • 4.1 有限单元法简述
  • 4.2 有限元分析的理论基础与基本思路
  • 4.2.1 有限元分析的理论基础
  • 4.2.2 有限元分析的基本思路
  • 4.3 MIDAS/GTS 软件简介
  • 4.3.1 梁单元
  • 4.3.2 平面应变单元
  • 4.4 相应的标准和准则
  • 4.4.1 屈服标准
  • 4.4.2 莫尔—库仑准则
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 基坑开挖对下方地铁隧道影响的数值模拟分析
  • 5.1 有限元模型的建立
  • 5.1.1 拟建工程概况
  • 5.1.2 模型基本假定及建模基本说明
  • 5.1.3 模型边界条件的确定
  • 5.1.4 基坑开挖的计算范围
  • 5.1.5 模型几何尺寸及材料参数
  • 5.1.6 基坑分步开挖过程模拟实施步骤
  • 5.2 地铁隧道变形的控制标准
  • 5.3 不同工况的影响
  • 5.3.1 水平位移分析
  • 5.3.2 竖向位移分析
  • 5.4 不同埋深的影响
  • 5.4.1 水平位移分析
  • 5.4.2 竖向位移分析
  • 5.5 不同侧方位的影响
  • 5.5.1 水平位移分析
  • 5.5.2 竖向位移分析
  • 5.6 隧道所处不同土层的影响
  • 5.6.1 水平位移分析
  • 5.6.2 竖向位移分析
  • 5.7 本章小结
  • 第六章 实例分析——海心沙基坑开挖施工对下方集运系统隧道的影响
  • 6.1 海心沙概述
  • 6.2 岩土工程条件
  • 6.3 基坑基本情况
  • 6.4 建模基本因素
  • 6.4.1 盆式开挖方式
  • 6.4.2 模型的建立及模拟施工的步骤
  • 6.4.3 土层及结构材料参数
  • 6.5 海心沙基坑开挖施工对下方既有地铁隧道的影响的有限元模拟
  • 6.6 不同因素对下方APM 隧道变形的影响
  • 6.6.1 不同埋深下的位移分析
  • 6.6.2 隧道所处不同土层时的位移分析
  • 6.7 本章小结
  • 第七章 结论、建议及展望
  • 7.1 结论
  • 7.2 建议
  • 7.3 展望
  • 参考文献
  • 在校期间发表的论文、参与的科研项目及参编的教材
  • 致谢

    • 相关论文文献

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