临江超深基坑降水开挖对近接隧道影响分析研究
发布时间：2022-01-02 01:01
当前城市地下空间开发加速发展,临江沿海地区由于经济发达更是热点区域,由此不可避免带来了基坑降水开挖对既有地下构筑物影响的问题。南京长江第五大桥江南盾构接收井开挖深度达40m,临近长江且近接既有青奥隧道综合体,地下水位高,变形控制要求严格,施工工况极为复杂。因此开展复杂环境耦合下深大基坑降水开挖对近接市政隧道变形受力的影响规律研究,在江南工作井基坑开挖前、分层开挖及结构施工过程中给出围护结构及青奥隧道的变形分析预测,对保障工程的顺利进行以及为今后类似工程提供借鉴很有必要。本文主要利用数值计算结合现场监测资料对江南工作井施工全过程进行了反分析及模拟预测,并对不同降水条件下既有隧道变形受力规律进行了分析研究,主要工作和成果如下:（1）系统总结了基坑降水开挖施工对地层变形及既有隧道影响的国内外研究现状,总结了既有隧道变形控制标准,并总结了抽降水引起的土体变形、降水对既有隧道的影响以及开挖对近接隧道模拟分析方面存在的问题。（2）对江南工作井基坑工程地质和水文地质条件进行了分析,分析了本区承压水水头高且存在多层的特点,结合现场多次调研对逆作法施工进行了详细介绍。（3）本文利用有限元软件ABAQUS...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
城市地下空间开发利用[2]
第一章绪论5Clough（1990）[17]通过对芝加哥、旧金山等地粘土基坑监测数据分析，提出了基坑最大侧移与开挖深度比值同坑底抗隆起稳定系数以及支撑刚度的关系，见图1-3。由图知，当坑底抗隆起系数大于1.4时，围护结构侧移可以得到有效控制；在相同的坑底抗隆起稳定系数下，连续墙的侧移明显小于钢板桩的侧移。关于围护结构侧移与坑底抗隆起系数的关系与Mana的结论一致。图1-3软至中硬粘土最大侧移建议图（Clough）Woo(1990)[18]通过对台北地区的大量基坑工程观测数据的整理，分析了围护结构无量纲化的最大侧移（max/hH,H为开挖深度）与无量纲化的坑外最大沉降（max/vH）的关系，得出正常施工条件下基坑的坑外最大沉降是围护结构最大侧移的0.25-1倍。刘建航（1993,1997,1999）[19,20]总结分析了上海大量基坑工程实例，结合现场实测数据，深入探讨了影响基坑变形的因素，并提出了基于时空效应理论的地表最大变形量预估方法。其总结结果已经编入上海市基坑工程设计规范，可以作为常规顺作法基坑变形的初步预估。龚晓南等（1998）[21]在实测数据的基础上将围护结构变形曲线划分为四种类型：（1）内凸型；（2）复合型；（3）悬臂型；（4）踢脚型。具体取决于土质条件、围护结构插入比、围护结构和支撑体系的刚度等因素。图1-4围护结构变形形式
东南大学硕士学位论文6丁勇春（2009）[22]以围护结构底部起始的双折线划分基坑开挖环境影响分区，分界线终段分别在地表距基坑边缘0.75H和2H处（H为基坑开挖深度），由此将土体位移场分为主影响区I、次影响区II和无影响区III，并给出了各区相应的环境特征和保护对策。图1-5基坑开挖环境影响分区1.2.3深基坑工程流固耦合分析现状世界上处于一个系统中的任何两个物体之间都是相互影响相互作用的。以往很多时候，在考虑地下水中的渗流时，都是将渗流场和应力场作为两个单独量进行研究。而实际工程，我们是无法回避渗流工程中多孔介质变形与孔隙流动的耦合作用的[23]。固结问题，地表沉陷的相互作用就是典型的流固耦合问题。Terzaghi（1925）[24]最早开始对流体-固体变形耦合现象的研究，提出了针对完全饱和的多孔介质的有效应力原理和一维固结理论。该公式至今仍然是研究孔隙介质与流体相互作用的基础性公式。Biot（1942,1954,1956）[25]在减少Terzaghi所作假设的基础上，提出了全耦合的固结理论，奠定了孔隙介质与流体耦合作用的基矗但是Biot建立的固结方程只考虑了介质变形对流体质量的影响，未能考虑介质变形引起渗透率的改变，因而它反映的是线性的流固耦合作用。Terzaghi和Biot提出的固结理论的出发点均是考虑土体加载后排水引起的固结沉降。专门针对地层降水沉降问题的理论，最早由Gambolati（1973）[26]提出。他在对威尼斯地表沉降问题研究时，提出了经典的两步法理论。该方法先通过水流连续性方程求得任一位置在任意时刻的水位变化量，再通过水位变化求得竖向应力变化，最后由此来计算地层沉降。近年来，随着计算机的普及和性能提升，数值方法的广泛应用，使得比奥固结理论已经从土体的固结沉降变形拓展到基坑和隧道开挖领域。如FLAC3
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑隧道剪切效应的基坑开挖对邻近隧道纵向变形分析[J]. 梁荣柱,林存刚,夏唐代,吴世明. 岩石力学与工程学报. 2017(01)
[2]承压含水层减压降水对既有盾构隧道影响研究[J]. 郑刚,邓旭,刘庆晨. 岩土力学. 2015(01)
[3]不同地连墙插入深度下承压含水层减压降水对既有隧道的影响[J]. 郑刚,王琦,邓旭,刘庆晨. 岩土力学. 2014(S2)
[4]开挖卸荷引起下卧已建盾构隧道的纵向变形研究[J]. 黄栩,黄宏伟,张冬梅. 岩土工程学报. 2012(07)
[5]山岭隧道地下水渗流及加固参数的解析研究[J]. 刘福胜,徐国元,黄文通. 华南理工大学学报(自然科学版). 2012(02)
[6]软土地区基坑降水对下方越江隧道的影响[J]. 吴怀娜,许烨霜,沈水龙,刘艳滨. 上海交通大学学报. 2012(01)
[7]地下水水位上升对地铁隧道结构的影响分析[J]. 罗富荣,刘赪炜,韩煊. 中国铁道科学. 2011(01)
[8]隧道降水施工对既有市政管线隧道影响研究[J]. 贾媛媛,路军富,魏龙海,崔光耀. 水文地质工程地质. 2010(06)
[9]三维基坑开挖阶段地下水渗流分析[J]. 王峰,宋葳,孙城双. 低温建筑技术. 2009(05)
[10]邻近开挖对既有软土隧道的影响[J]. 张治国,黄茂松,王卫东. 岩土力学. 2009(05)
博士论文
[1]基坑开挖对邻近既有隧道变形影响及保护研究[D]. 杜一鸣.天津大学 2017
[2]软土地区基坑对下卧隧道变形的影响与控制研究[D]. 张俊峰.上海交通大学 2013
[3]地下水渗流环境改变引起含水层变形的机理及计算方法研究[D]. 马磊.上海交通大学 2012
[4]武汉地铁车站深基坑变形特性分析[D]. 杨庆年.华中科技大学 2010
[5]考虑地下构筑物对地下水渗流阻挡效应的地面沉降性状研究[D]. 许烨霜.上海交通大学 2010
[6]软土地区深基坑施工引起的变形及控制研究[D]. 丁勇春.上海交通大学 2009
[7]地铁换乘枢纽后建车站施工影响研究[D]. 刘燕.同济大学 2007
[8]深基坑开挖有限元模拟及现场实测研究[D]. 宗金辉.天津大学 2006
硕士论文
[1]软土区深大基坑降水对支护及周边环境影响研究[D]. 徐运达.南京大学 2015
[2]苏州地铁基坑工程承压水减压对环境影响及其控制技术研究[D]. 李伟.东南大学 2015
[3]考虑渗流影响的基坑开挖数值模拟[D]. 金成武.华中科技大学 2007
本文编号：3563156
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
城市地下空间开发利用[2]
第一章绪论5Clough（1990）[17]通过对芝加哥、旧金山等地粘土基坑监测数据分析，提出了基坑最大侧移与开挖深度比值同坑底抗隆起稳定系数以及支撑刚度的关系，见图1-3。由图知，当坑底抗隆起系数大于1.4时，围护结构侧移可以得到有效控制；在相同的坑底抗隆起稳定系数下，连续墙的侧移明显小于钢板桩的侧移。关于围护结构侧移与坑底抗隆起系数的关系与Mana的结论一致。图1-3软至中硬粘土最大侧移建议图（Clough）Woo(1990)[18]通过对台北地区的大量基坑工程观测数据的整理，分析了围护结构无量纲化的最大侧移（max/hH,H为开挖深度）与无量纲化的坑外最大沉降（max/vH）的关系，得出正常施工条件下基坑的坑外最大沉降是围护结构最大侧移的0.25-1倍。刘建航（1993,1997,1999）[19,20]总结分析了上海大量基坑工程实例，结合现场实测数据，深入探讨了影响基坑变形的因素，并提出了基于时空效应理论的地表最大变形量预估方法。其总结结果已经编入上海市基坑工程设计规范，可以作为常规顺作法基坑变形的初步预估。龚晓南等（1998）[21]在实测数据的基础上将围护结构变形曲线划分为四种类型：（1）内凸型；（2）复合型；（3）悬臂型；（4）踢脚型。具体取决于土质条件、围护结构插入比、围护结构和支撑体系的刚度等因素。图1-4围护结构变形形式
东南大学硕士学位论文6丁勇春（2009）[22]以围护结构底部起始的双折线划分基坑开挖环境影响分区，分界线终段分别在地表距基坑边缘0.75H和2H处（H为基坑开挖深度），由此将土体位移场分为主影响区I、次影响区II和无影响区III，并给出了各区相应的环境特征和保护对策。图1-5基坑开挖环境影响分区1.2.3深基坑工程流固耦合分析现状世界上处于一个系统中的任何两个物体之间都是相互影响相互作用的。以往很多时候，在考虑地下水中的渗流时，都是将渗流场和应力场作为两个单独量进行研究。而实际工程，我们是无法回避渗流工程中多孔介质变形与孔隙流动的耦合作用的[23]。固结问题，地表沉陷的相互作用就是典型的流固耦合问题。Terzaghi（1925）[24]最早开始对流体-固体变形耦合现象的研究，提出了针对完全饱和的多孔介质的有效应力原理和一维固结理论。该公式至今仍然是研究孔隙介质与流体相互作用的基础性公式。Biot（1942,1954,1956）[25]在减少Terzaghi所作假设的基础上，提出了全耦合的固结理论，奠定了孔隙介质与流体耦合作用的基矗但是Biot建立的固结方程只考虑了介质变形对流体质量的影响，未能考虑介质变形引起渗透率的改变，因而它反映的是线性的流固耦合作用。Terzaghi和Biot提出的固结理论的出发点均是考虑土体加载后排水引起的固结沉降。专门针对地层降水沉降问题的理论，最早由Gambolati（1973）[26]提出。他在对威尼斯地表沉降问题研究时，提出了经典的两步法理论。该方法先通过水流连续性方程求得任一位置在任意时刻的水位变化量，再通过水位变化求得竖向应力变化，最后由此来计算地层沉降。近年来，随着计算机的普及和性能提升，数值方法的广泛应用，使得比奥固结理论已经从土体的固结沉降变形拓展到基坑和隧道开挖领域。如FLAC3
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑隧道剪切效应的基坑开挖对邻近隧道纵向变形分析[J]. 梁荣柱,林存刚,夏唐代,吴世明. 岩石力学与工程学报. 2017(01)
[2]承压含水层减压降水对既有盾构隧道影响研究[J]. 郑刚,邓旭,刘庆晨. 岩土力学. 2015(01)
[3]不同地连墙插入深度下承压含水层减压降水对既有隧道的影响[J]. 郑刚,王琦,邓旭,刘庆晨. 岩土力学. 2014(S2)
[4]开挖卸荷引起下卧已建盾构隧道的纵向变形研究[J]. 黄栩,黄宏伟,张冬梅. 岩土工程学报. 2012(07)
[5]山岭隧道地下水渗流及加固参数的解析研究[J]. 刘福胜,徐国元,黄文通. 华南理工大学学报(自然科学版). 2012(02)
[6]软土地区基坑降水对下方越江隧道的影响[J]. 吴怀娜,许烨霜,沈水龙,刘艳滨. 上海交通大学学报. 2012(01)
[7]地下水水位上升对地铁隧道结构的影响分析[J]. 罗富荣,刘赪炜,韩煊. 中国铁道科学. 2011(01)
[8]隧道降水施工对既有市政管线隧道影响研究[J]. 贾媛媛,路军富,魏龙海,崔光耀. 水文地质工程地质. 2010(06)
[9]三维基坑开挖阶段地下水渗流分析[J]. 王峰,宋葳,孙城双. 低温建筑技术. 2009(05)
[10]邻近开挖对既有软土隧道的影响[J]. 张治国,黄茂松,王卫东. 岩土力学. 2009(05)
博士论文
[1]基坑开挖对邻近既有隧道变形影响及保护研究[D]. 杜一鸣.天津大学 2017
[2]软土地区基坑对下卧隧道变形的影响与控制研究[D]. 张俊峰.上海交通大学 2013
[3]地下水渗流环境改变引起含水层变形的机理及计算方法研究[D]. 马磊.上海交通大学 2012
[4]武汉地铁车站深基坑变形特性分析[D]. 杨庆年.华中科技大学 2010
[5]考虑地下构筑物对地下水渗流阻挡效应的地面沉降性状研究[D]. 许烨霜.上海交通大学 2010
[6]软土地区深基坑施工引起的变形及控制研究[D]. 丁勇春.上海交通大学 2009
[7]地铁换乘枢纽后建车站施工影响研究[D]. 刘燕.同济大学 2007
[8]深基坑开挖有限元模拟及现场实测研究[D]. 宗金辉.天津大学 2006
硕士论文
[1]软土区深大基坑降水对支护及周边环境影响研究[D]. 徐运达.南京大学 2015
[2]苏州地铁基坑工程承压水减压对环境影响及其控制技术研究[D]. 李伟.东南大学 2015
[3]考虑渗流影响的基坑开挖数值模拟[D]. 金成武.华中科技大学 2007
本文编号：3563156
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3563156.html
