岩质基坑开挖对下方既有隧洞变形影响研究

发布时间：2017-10-31 23:26

  本文关键词：岩质基坑开挖对下方既有隧洞变形影响研究

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【摘要】：随着国内外一大批城市地下轨道交通系统和地下综合管线廊道系统的快速发展,地下空间的立体开发是各个城市未来发展的一种趋势。在已建成的地下隧洞上方或邻近地下隧洞进行基坑开挖逐渐成为一种必然遇到的新情况。由于混凝土的抗拉强度很小,过大的衬砌变形,会导致衬砌产生裂缝,加上地下水渗透的影响,对运营中隧道安全带来隐患。本文结合实际工程,进行了岩质基坑开挖对下方隧道位移变化的分析计算,并以基坑开挖隧道衬砌变形监测值为参照,采用FLAC~(3D)数值模拟软件,对上方超近距离岩质基坑开挖对下方既有隧道衬砌的变形规律进行了系统的分析。本文主要工作及取得的成果如下:(1)通过动态监测基坑开挖时隧道的拱顶、拱腰、拱底的位移以及衬砌裂缝的变形,得到岩质基坑卸荷,衬砌的位移变形规律:岩质条件下,拱顶与拱底的竖向位移、拱腰水平收敛位移值随基坑开挖逐渐变大;基坑开挖深度越大,隧道衬砌位移变化越大;距离基坑中心越近,位移越大;拱顶竖向位移大于拱底竖向位移,且竖向位移与横向收敛位移存在一定的比例关系;衬砌竖向裂缝随基坑的开挖逐渐受压变小,横向裂缝受拉变大。(2)利用岩土分析软件FLAC~(3D)模拟实际基坑工程开挖过程,分析了隧道衬砌的应力、位移云图和曲线图,得到岩质基坑开挖时,隧道衬砌的位移变化和应力分布规律;根据应力lode参数μ_σ,分别计算了拱顶内侧、外侧,拱肩内侧、外侧,拱脚和拱底处的lode参数,并判断各处的应力状态。(3)通过数值模拟结果和监测数据的对比,数值模拟与实际开挖变形规律一致、大小接近,可以看出:应用数值模拟方法分析基坑开挖对下方既有隧洞影响的计算结果是合理的。(4)利用数值模拟计算探讨了基坑开挖宽度和长度的变化对下方既有隧道位移的影响,并根据计算结果分别拟合了不同开挖宽度和长度时,下方既有隧道最大位移的关系式;模拟了三种岩层(泥岩、砂岩、石灰岩)条件,基坑开挖对下方既有隧道衬砌变形的影响,得到了三种岩质地基下,基坑下方既有隧道的位移变化趋势。(5)利用数值计算软件模拟了横向分块和纵向分块两种不同的开挖方式。分别从位移和应力lode参数判断不同开挖方式下,衬砌的位移和应力变化规律,得到最优的开挖方式。将优化开挖方案应用于实际工程,与监测数值进行对比,优化方案变形较小、受力状态较好。
【关键词】：岩质基坑开挖 既有隧洞 监测 数值分析 开挖优化
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU753;U456.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 前言10-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 理论分析研究现状12-13
• 1.2.2 数值模拟研究现状13-15
• 1.2.3 现场实测研究现状15-16
• 1.3 存在的问题和不足16-17
• 1.4 本文研究内容和技术路线17-19
• 1.4.1 主要研究内容17
• 1.4.2 技术路线17-19
• 第二章 岩质基坑开挖对下方隧道变形影响的监测19-37
• 2.1 基坑开挖对下方隧道影响简析19-20
• 2.2 工程概况20-22
• 2.2.1 地形地貌21
• 2.2.2 地层结构21-22
• 2.3 监测方案22-27
• 2.3.1 监测内容22
• 2.3.2 监测仪器22
• 2.3.3 监测方法及测点布置22-23
• 2.3.4 现场实际施工23-27
• 2.4 监测成果及变形规律分析27-35
• 2.4.1 拱顶竖向变形规律分析27-30
• 2.4.2 拱腰水平收敛变形规律分析30-32
• 2.4.3 拱底竖向变形规律分析32-34
• 2.4.4 衬砌裂缝监测规律分析34-35
• 2.5 隧道空间变形分析35-36
• 2.6 小结36-37
• 第三章 岩质基坑开挖对下方隧道影响的数值模拟37-67
• 3.1 岩土工程数值分析方法37-38
• 3.1.1 有限元法37-38
• 3.1.2 有限差分法38
• 3.2 FLAC_3D分析方法介绍38-39
• 3.3 数值模型建立39-43
• 3.3.1 基本概况40
• 3.3.2 数值模拟基本假定40
• 3.3.3 模拟的参数选取40
• 3.3.4 模型的建立40-42
• 3.3.5 模拟开挖工况42-43
• 3.4 模拟结果分析43-62
• 3.4.1 开挖完成后X、Z应力分析43-46
• 3.4.2 开挖完成后主应力分析46-56
• 3.4.3 基坑开挖完成后位移云图56-59
• 3.4.4 开挖完成后位移曲线图59-62
• 3.5 数值模拟与监测值对比分析62-65
• 3.5.1 拱顶竖向位移对比62-63
• 3.5.2 拱腰水平收敛值对比63
• 3.5.3 拱底竖向位移对比63-64
• 3.5.4 衬砌空间位移对比64-65
• 3.6 小结65-67
• 第四章 岩质基坑开挖对下方隧道变形影响的优化分析67-86
• 4.1 空间影响因素分析67-83
• 4.1.1 基坑开挖宽度对隧洞衬砌影响67-68
• 4.1.2 基坑开挖长度对隧洞衬砌影响68-70
• 4.1.3 不同岩层时对隧洞衬砌的影响70-71
• 4.1.4 不同开挖方式对隧道衬砌变形的影响71-83
• 4.2 岩质基坑开挖方案优化83-84
• 4.3 小结84-86
• 第五章 结论与展望86-88
• 5.1 结论86-87
• 5.2 展望87-88
• 致谢88-89
• 参考文献89-92
• 在学期间发表的论文和取得的学术成果92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 田强;薛国州;田建波;郑立宁;;城市地下综合管廊经济效益研究[J];地下空间与工程学报;2015年S2期

2 林平;夏汉庸;郑云文;;基坑开挖引起的隧道变形事故处理效果分析[J];西部探矿工程;2014年11期

3 魏纲;李钢;苏勤卫;;基坑工程对运营地铁隧道影响的实测分析[J];现代隧道技术;2014年01期

4 张启斌;霍知亮;;基于残余应力法的基坑回弹和隧道变形计算理论的修正[J];城市道桥与防洪;2013年11期

5 姜兆华;张永兴;蔡宇;商克俭;;邻近隧道的岩质深基坑变形监测分析[J];工业建筑;2012年07期

6 肖同刚;;基坑开挖施工监控对临近地铁隧道影响分析[J];地下空间与工程学报;2011年05期

7 邵华;王蓉;;基坑开挖施工对邻近地铁影响的实测分析[J];地下空间与工程学报;2011年S1期

8 张治国;张孟喜;王卫东;;基坑开挖对临近地铁隧道影响的两阶段分析方法[J];岩土力学;2011年07期

9 李兆平;汪挺;郑昊;莫崇杰;聂楠;;盾构隧道近距离小角度上穿已建暗挖隧道方案[J];都市快轨交通;2008年06期

10 周丁恒;陈长江;曹力桥;易礼;;堆载控制基坑开挖引起的地铁区间隧道上浮研究[J];现代隧道技术;2008年S1期

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本文编号：1124250