软土地区两侧深基坑对称开挖引起的地铁隧道竖向变形研究

发布时间：2017-05-17 23:12

  本文关键词：软土地区两侧深基坑对称开挖引起的地铁隧道竖向变形研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：经济的快速发展使得我国大城市开始雨后春笋般地建设地铁,地铁线路往往穿越城市繁华地带,这样势必有越来越多的工程建设邻近地铁车站和地铁区间隧道。地铁周边的深开挖工程与地铁之间产生的相互影响问题变得日益突出。准确预测深基坑施工引起的土体变形及对下穿地铁隧道的影响,对深基坑的安全施工以及地铁的安全运营具有重要指导意义。目前,对于软土地区两侧深基坑对称开挖对下卧隧道产生的影响尚缺乏足够的认识,探索两侧深基坑开挖对地铁车站及区间隧道变形的影响规律是我国城市轨道交通施工安全控制和风险评估中较为关心的问题,也具有重要的理论研究价值。本文通过总结深基坑开挖导致坑底隆起的计算方法,进而推导在以杭州为代表的淤泥质软土地区开挖卸荷引起下穿地铁隧道附加应力与变形的计算方法,并采用数值分析方法和现场实测方法对软土地区深基坑开挖引起的下穿地铁隧道的变形进行研究,本文的主要工作及成果如下：(1)通过查阅文献,将深基坑开挖对隧道影响的研究方法归纳为经验预测法、理论分析法、模型试验法、现场实测法以及数值分析法。(2)建立双侧深基坑开挖对下穿地铁隧道影响的理论计算模型,基于Mindlin公式推导了考虑软土流变特性的基坑开挖卸荷引起下穿既有地铁隧道的附加内力计算公式以及竖向变形计算公式。(3)通过分析选用Mohr-Coulomb模型来模拟土体并确定数值模拟中各土层的参数。(4)采用FLAC3D软件对依托工程进行数值模拟。模拟结果表明,深基坑开挖对地铁车站的水平位移影响最大,对区间隧道的竖向变形影响略小。通过采取对称开挖以及地铁车站预加固等方法可将地铁车站及隧道的变形控制在允许范围。(5)对依托工程进行现场实测,通过对实测结果的分析及与数值模拟结果的对比,验证了数值模拟的可行性。但由于数值分析计算的是瞬时变形,无法考虑施工的时间效应,故数值计算结果只可用于定性分析。最后,总结了依托工程施工过程中一些有价值的施工经验,为类似工程提供借鉴。
【关键词】：深基坑 地铁隧道 竖向变形 FLAC3D 现场实测
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U231.3;U456.3;TU753
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 绪论14-22
• 1.1 研究背景及意义14-16
• 1.2 国内外研究现状16-21
• 1.2.1 经验预测法17
• 1.2.2 理论分析法17-18
• 1.2.3 模型试验法18
• 1.2.4 现场试验法18-19
• 1.2.5 数值分析法19-20
• 1.2.6 存在的不足20-21
• 1.3 本文的研究内容21-22
• 2 双侧深基坑开挖引起下卧地铁隧道变形的解析解22-40
• 2.1 深基坑开挖导致坑底隆起的计算方法22-25
• 2.1.1 日本规范公式22
• 2.1.2 统计经验公式22-23
• 2.1.3 估算公式23-25
• 2.2 双侧深基坑开挖引起下方既有地铁隧道附加应力的计算25-30
• 2.2.1 模型简化及理论计算25-28
• 2.2.2 考虑土体黏弹塑性的变形分析28-30
• 2.3 深基坑开挖引起下方既有隧道的变形计算30-38
• 2.3.1 地基模型的选取31-32
• 2.3.2 地基参数的选取32-35
• 2.3.3 隧道变形的求解35-38
• 2.4 本章小结38-40
• 3 有限差分法及FLAC3D介绍40-48
• 3.1 有限差分法简介40
• 3.2 FLAC3D介绍40-44
• 3.2.1 接触面40-41
• 3.2.2 结构单元41-44
• 3.3 土体本构模型及计算参数的选取44-46
• 3.3.1 Mohr-Coulomb模型(MC模型)44-46
• 3.3.2 计算参数的确定46
• 3.4 本章小结46-48
• 4 深基坑开挖对下穿地铁隧道变形影响的数值模拟48-66
• 4.1 杭州市某深基坑新建工程概况48-52
• 4.1.1 工程概况48
• 4.1.2 杭州市某深基坑新建工程与地铁位置关系概况48-50
• 4.1.3 基坑围护结构概况50
• 4.1.4 工程地质及水文地质概况50-51
• 4.1.5 施工概况51
• 4.1.6 周边环境51-52
• 4.2 依托工程的数值模拟52-63
• 4.2.1 材料代换及材料参数52-54
• 4.2.2 模型的建立54-55
• 4.2.3 施工阶段设置及模拟55
• 4.2.4 数值计算结果分析55-63
• 4.3 本章小结63-66
• 5 深基坑开挖对下穿地铁隧道变形影响的实测分析66-86
• 5.1 地铁监测实施方案66-71
• 5.1.1 布点原则66
• 5.1.2 监测内容66-69
• 5.1.3 监测频率及报警值69-71
• 5.2 监测成果分析71-81
• 5.2.1 隧道变形分析71-77
• 5.2.2 站台、站厅位移分析77-81
• 5.2.3 监测成果总结81
• 5.3 监测成果与有限元计算结果的对比分析81-84
• 5.4 地铁隧道及车站保护的经验总结84
• 5.5 本章小结84-86
• 6 结论与展望86-88
• 6.1 结论86
• 6.2 展望86-88
• 参考文献88-94
• 致谢94-96
• 作者简介及读研期间主要科研成果96

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