长春市某深基坑开挖对邻近地铁隧道的影响分析研究
发布时间：2021-07-25 01:19
随着我国城市化进程的加快,城市常规交通已经不堪重负,为缓解交通拥堵,城市轨道交通建设日益增多。但城市中主要区域人口密度大,建筑物繁多,地铁轨道周边会衍生出越来越多的基坑工程,基坑开挖卸荷会对周围土体产生附加应力以及附加变形,会影响到周边地铁的正常运营,严重时甚至出现安全事故。故研究基坑开挖对既有地铁的影响对于保护地铁隧道的安全运营具有重大意义。本文在广泛查阅国内外学者对此课题的相关研究的基础上,分别从理论研究、数值模拟以及现场监测三种角度做详细的统计分析,提出基坑开挖周围土压力变化理论、基坑开挖引起的坑底回弹、围护变形以及土体沉降的机理及计算方法,从而推导出基坑开挖对隧道影响的机理。基于Mindlin解求解了基坑开挖在隧道产生的附加应力,分别阐述了盾构隧道的横向及纵向变形理论,继而通过Winkler弹性地基梁理论求解隧道纵向变形。通过以上理论研究,依托吉林省长春市某近地铁深基坑工程进行三维数值模拟分析,主要研究成果如下:（1）坑底隆起值、围护结构侧向位移值、坑外地表沉降值受基坑开挖深度影响效果显著,从开挖一层至基底的过程中,最大隆起量增长104%;最大位移值增长163%;最大沉降值增长...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同形式隆起图
第2章基坑工程相关理论15A悬臂B踢脚C内凸D复合图2.2围护结构变形图（2）围护结构竖向位移基坑工程的开挖卸荷，会导致开挖面以下的土体自重应力的释放，从而引起土体在竖直方向上产生变形，由于土体的变形也迫使围护结构发生竖向变形，从而带来工程危害。除此之外，上部建筑物自重或者荷载作用在支护结构上又会使围护结构发生下沉以及开挖过程中清理工作不到位，留下残渣都会使围护结构发生下沉。2.3.3地表沉降通过以上研究发现，基坑开挖由浅到深的过程中，土体变形是由弹性变形转变为塑性变形的一个过程。特别是对于软土地区而言，土体的塑性流动特性不可避免，由于开挖引起的附加应力会导致基坑外侧土体会在围护结构底部有向内流动的趋势，继而造成坑底回弹以及坑外地表沉降的现象。地表沉降沿距基坑边缘距离的增加，沉降值呈先增后减的趋势，在一定距离时，沉降值达到最大，然后在减校同坑底隆起以及围护结构变形一样，基坑外侧地表沉降也是评价基坑开挖造成影响的一个重要指标，因此准确计算沉降值也尤为重要。目前主要有以下几种方法计算基坑外侧地表沉降值[62-63]：
第2章基坑工程相关理论16（1）有限元法有限单元法是利用电子计算机进行计算的数值方法，可通过建立数值模型直接得出沉降值，并能较好地模拟土的各种性质。主要原理是将以连续体拆分成离散体，用结构矩阵的原理分别对每一离散体进行计算，最后整合到一起的方法。（2）稳定安全系数法稳定安全系数法是根据Terzaghi所提出的理论计算基底抗隆起安全系数。求得安全系数后，根据基底抗隆起系数与基坑开挖深度和地表最大沉降之间的函数关系曲线图，便可得出最大沉降值。计算安全系数Fs示意图如图2.3所示，计算方法如下：当基底下卧层为硬土层且埋深D较大（D>0.7B，B为基坑深度时）10.7ucsuSNFHSB=（2.16）当基底下卧层为较硬土层时1ucsuSNFHSD=（2.17）式中：Su—不排水抗剪强度；H—基坑开挖深度；Nc—稳定系数；—土体重度。图2.3基坑抗隆起安全系数分析法（3）沉降曲线法如图2.4所示为对Peck法经验曲线，但经过长期工程实践发现，此曲线尚有不足。经过修正完善后地表沉降值按以下公式计算：
【参考文献】：
期刊论文
[1]盾构隧道管片衬砌壳弹簧计算模型研究[J]. 孙金山,郭鸿俊. 地下空间与工程学报. 2019(04)
[2]深基坑支护开挖对临近地铁隧道结构的影响分析研究[J]. 章润红,刘汉龙,仉文岗. 防灾减灾工程学报. 2018(05)
[3]基坑开挖对邻近地铁隧道的影响[J]. 李海兵,刘燕,许柏阳. 天津建设科技. 2018(04)
[4]基坑开挖对临近地铁结构安全影响分析[J]. 阳彬武. 施工技术. 2018(S1)
[5]深基坑开挖对临近地铁车站及区间影响的数值模拟分析[J]. 蔡武林. 水利与建筑工程学报. 2016(06)
[6]地铁基坑开挖对临近地下通道的影响规律研究[J]. 印长俊,阳文胜,马鹏远. 湖南工程学院学报(自然科学版). 2016(02)
[7]基坑开挖引起紧邻地铁隧道力学响应与处理方案研究[J]. 石钰锋,方焘,王海龙,胡文韬,郭俊,张鹏. 铁道科学与工程学报. 2016(06)
[8]某地铁车站深基坑开挖对临近管线的影响分析[J]. 邹淼,吴禄源,王磊. 铁道标准设计. 2016(03)
[9]盾构近距离下穿引起已建地铁隧道纵向变形理论研究[J]. 张琼方,林存刚,丁智,夏唐代,单华峰. 岩土力学. 2015(S1)
[10]深圳某项目基坑开挖对地铁影响的风险应对与实践[J]. 王继华,刘涛,严莉,宋延平,黄世坚,陈忠艺,龚岸. 施工技术. 2015(07)
博士论文
[1]深基坑施工对近接地铁盾构隧道变形的影响及控制研究[D]. 黄海滨.华南理工大学 2019
[2]湿陷性黄土地层与地铁结构相互作用机理及变形控制标准研究[D]. 王立新.长安大学 2016
[3]基坑开挖时邻近既有隧道的力学响应规律研究[D]. 姜兆华.重庆大学 2013
[4]紧邻既有线地铁车站深基坑工程稳定与变形特性研究[D]. 张国亮.中南大学 2012
[5]考虑卸载扰动状态的3D弹粘塑性本构模型及其应用[D]. 付艳斌.同济大学 2008
硕士论文
[1]深基坑降水支护的应力-渗流耦合变形机理研究[D]. 夏庆春.兰州理工大学 2019
[2]基坑开挖对邻近5.9m内径盾构隧道的变形影响[D]. 干志伟.绍兴文理学院 2019
[3]基坑开挖对盾构隧道影响分析及数值模拟[D]. 王思瑶.合肥工业大学 2019
[4]合肥地铁伊宁站基坑工程开挖对临近建筑物影响[D]. 张仁伟.安徽理工大学 2018
[5]钙质砂中挡土墙土压力试验研究[D]. 陈伟俊.广西大学 2018
[6]近距离基坑开挖对下卧地铁隧道位移影响分析及位移控制措施研究[D]. 郭劲睿.广州大学 2018
[7]基坑开挖对邻近地铁隧道变形的影响研究[D]. 徐闻达.浙江大学 2018
[8]基坑开挖对邻近既有地铁隧道的影响研究[D]. 杨昶.东南大学 2017
[9]深基坑开挖对地铁结构的影响研究[D]. 李占峰.长安大学 2017
[10]北京市某基坑开挖对邻近地铁隧道的影响分析[D]. 张江浩.河北工程大学 2017
本文编号：3301815
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同形式隆起图
第2章基坑工程相关理论15A悬臂B踢脚C内凸D复合图2.2围护结构变形图（2）围护结构竖向位移基坑工程的开挖卸荷，会导致开挖面以下的土体自重应力的释放，从而引起土体在竖直方向上产生变形，由于土体的变形也迫使围护结构发生竖向变形，从而带来工程危害。除此之外，上部建筑物自重或者荷载作用在支护结构上又会使围护结构发生下沉以及开挖过程中清理工作不到位，留下残渣都会使围护结构发生下沉。2.3.3地表沉降通过以上研究发现，基坑开挖由浅到深的过程中，土体变形是由弹性变形转变为塑性变形的一个过程。特别是对于软土地区而言，土体的塑性流动特性不可避免，由于开挖引起的附加应力会导致基坑外侧土体会在围护结构底部有向内流动的趋势，继而造成坑底回弹以及坑外地表沉降的现象。地表沉降沿距基坑边缘距离的增加，沉降值呈先增后减的趋势，在一定距离时，沉降值达到最大，然后在减校同坑底隆起以及围护结构变形一样，基坑外侧地表沉降也是评价基坑开挖造成影响的一个重要指标，因此准确计算沉降值也尤为重要。目前主要有以下几种方法计算基坑外侧地表沉降值[62-63]：
第2章基坑工程相关理论16（1）有限元法有限单元法是利用电子计算机进行计算的数值方法，可通过建立数值模型直接得出沉降值，并能较好地模拟土的各种性质。主要原理是将以连续体拆分成离散体，用结构矩阵的原理分别对每一离散体进行计算，最后整合到一起的方法。（2）稳定安全系数法稳定安全系数法是根据Terzaghi所提出的理论计算基底抗隆起安全系数。求得安全系数后，根据基底抗隆起系数与基坑开挖深度和地表最大沉降之间的函数关系曲线图，便可得出最大沉降值。计算安全系数Fs示意图如图2.3所示，计算方法如下：当基底下卧层为硬土层且埋深D较大（D>0.7B，B为基坑深度时）10.7ucsuSNFHSB=（2.16）当基底下卧层为较硬土层时1ucsuSNFHSD=（2.17）式中：Su—不排水抗剪强度；H—基坑开挖深度；Nc—稳定系数；—土体重度。图2.3基坑抗隆起安全系数分析法（3）沉降曲线法如图2.4所示为对Peck法经验曲线，但经过长期工程实践发现，此曲线尚有不足。经过修正完善后地表沉降值按以下公式计算：
【参考文献】：
期刊论文
[1]盾构隧道管片衬砌壳弹簧计算模型研究[J]. 孙金山,郭鸿俊. 地下空间与工程学报. 2019(04)
[2]深基坑支护开挖对临近地铁隧道结构的影响分析研究[J]. 章润红,刘汉龙,仉文岗. 防灾减灾工程学报. 2018(05)
[3]基坑开挖对邻近地铁隧道的影响[J]. 李海兵,刘燕,许柏阳. 天津建设科技. 2018(04)
[4]基坑开挖对临近地铁结构安全影响分析[J]. 阳彬武. 施工技术. 2018(S1)
[5]深基坑开挖对临近地铁车站及区间影响的数值模拟分析[J]. 蔡武林. 水利与建筑工程学报. 2016(06)
[6]地铁基坑开挖对临近地下通道的影响规律研究[J]. 印长俊,阳文胜,马鹏远. 湖南工程学院学报(自然科学版). 2016(02)
[7]基坑开挖引起紧邻地铁隧道力学响应与处理方案研究[J]. 石钰锋,方焘,王海龙,胡文韬,郭俊,张鹏. 铁道科学与工程学报. 2016(06)
[8]某地铁车站深基坑开挖对临近管线的影响分析[J]. 邹淼,吴禄源,王磊. 铁道标准设计. 2016(03)
[9]盾构近距离下穿引起已建地铁隧道纵向变形理论研究[J]. 张琼方,林存刚,丁智,夏唐代,单华峰. 岩土力学. 2015(S1)
[10]深圳某项目基坑开挖对地铁影响的风险应对与实践[J]. 王继华,刘涛,严莉,宋延平,黄世坚,陈忠艺,龚岸. 施工技术. 2015(07)
博士论文
[1]深基坑施工对近接地铁盾构隧道变形的影响及控制研究[D]. 黄海滨.华南理工大学 2019
[2]湿陷性黄土地层与地铁结构相互作用机理及变形控制标准研究[D]. 王立新.长安大学 2016
[3]基坑开挖时邻近既有隧道的力学响应规律研究[D]. 姜兆华.重庆大学 2013
[4]紧邻既有线地铁车站深基坑工程稳定与变形特性研究[D]. 张国亮.中南大学 2012
[5]考虑卸载扰动状态的3D弹粘塑性本构模型及其应用[D]. 付艳斌.同济大学 2008
硕士论文
[1]深基坑降水支护的应力-渗流耦合变形机理研究[D]. 夏庆春.兰州理工大学 2019
[2]基坑开挖对邻近5.9m内径盾构隧道的变形影响[D]. 干志伟.绍兴文理学院 2019
[3]基坑开挖对盾构隧道影响分析及数值模拟[D]. 王思瑶.合肥工业大学 2019
[4]合肥地铁伊宁站基坑工程开挖对临近建筑物影响[D]. 张仁伟.安徽理工大学 2018
[5]钙质砂中挡土墙土压力试验研究[D]. 陈伟俊.广西大学 2018
[6]近距离基坑开挖对下卧地铁隧道位移影响分析及位移控制措施研究[D]. 郭劲睿.广州大学 2018
[7]基坑开挖对邻近地铁隧道变形的影响研究[D]. 徐闻达.浙江大学 2018
[8]基坑开挖对邻近既有地铁隧道的影响研究[D]. 杨昶.东南大学 2017
[9]深基坑开挖对地铁结构的影响研究[D]. 李占峰.长安大学 2017
[10]北京市某基坑开挖对邻近地铁隧道的影响分析[D]. 张江浩.河北工程大学 2017
本文编号：3301815
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