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基坑开挖对下方地铁隧道变形的影响研究
| 论文题名： | 基坑开挖对下方地铁隧道变形的影响研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;地下空间;基坑开挖;变形特征;施工控制;数值模拟 |
| 摘要： | 随着我国城市地下空间的大规模开发利用，跨越地铁隧道上方的基坑工程日益增多，基坑开挖施工会改变周围土层的应力场和位移场，使下方地铁隧道产生附加内力和变形，影响地铁运营安全。基坑开挖对下方地铁隧道变形的影响与控制成为当前地下空间开发中遇到的重要问题。本文采用工程类比调研、理论解析分析和数值模拟分析等方法，对基坑开挖对下方地铁隧道变形的影响与控制问题进行研究，论文的主要研究内容及结论包括: 1、对基坑开挖引发下方隧道变形的机理进行理论分析，收集并统计了国内15个跨越地铁隧道上方的基坑工程实例，对隧道的变形特征进行统计分析，结果表明:隧道的竖向位移表现为隧道项部的隆起，统计的案例均对隧道的竖向位移进行了监测，并且50％以上的案例隧道的竖向位移达到或超过报警值(10mm);对隧道水平位移监测的案例很少，且监测值较小，数据正负变化凌乱，没有明显的变化规律;对隧道收敛变形监测的案例很少，隧道的收敛变形表现为水平方向压缩、竖直方向拉伸，横断面呈竖椭圆状。 2、采用两阶段法对基坑开挖引发的下方隧道变形进行解析分析，该方法既考虑了基坑开挖时坑底和四周坑壁的土体卸荷效应，又考虑了隧道与周围土体的相互作用，比较符合工程实际。首先根据Mindlin理论解计算基坑开挖引起的作用在隧道上的附加应力，然后基于Winkler地基模型将隧道视为弹性地基上的无限长梁，建立附加应力作用下隧道纵向变形的平衡微分方程，求解得到隧道纵向变形和内力。同时分析了基坑开挖面积、基坑开挖深度、地基土质条件、隧道轴线到基坑轴线的距离、隧道埋深、隧道刚度、隧道外径等因素对隧道变形和内力的影响。最后，结合工程实例，与三维数值模拟结果及现场监测结果进行对比分析，发现解析解与数值解、实测值大体一致。 3、采用数值模拟方法分析基坑开挖引发的下方隧道横断面变形特性，结果表明:基坑开挖引发隧道横断面整体产生上抬位移和水平位移，横断面自身变形表现为竖直方向拉伸、水平方向压缩，横断面呈竖椭圆状。 4、依托深圳桂庙路快速化改造工程跨越地铁11号线的下穿隧道基坑，采用三维数值模拟方法，分析了土体加固、抗拔桩、堆载等施工措施对基坑开挖引发的下方隧道变形的控制效果，结果表明:土体加固对隧道变形的控制效果一般，抗拔桩、堆载对隧道变形的控制效果比较显著;多种施工控制措施并用时，隧道变形明显减小。 |
| 作者： | 张海生 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 陈寿根 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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