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旁侧基坑开挖对近邻隧道的影响及相关保护措施研究
| 论文题名： | 旁侧基坑开挖对近邻隧道的影响及相关保护措施研究 |
| 关键词： | 旁侧基坑;既有隧道;保护措施;分区开挖;隔离桩;有限元分析 |
| 摘要： | 地铁作为市民出行的一环，在我国经济社会发展中扮演着越来越重要的角色。旁侧基坑施工会使既有地铁设施产生较大变形，在降低地铁运营舒适性的同时还可能引发渗水、开裂等隧道病害威胁行车安全。分区开挖、隔离桩已逐步用于控制基坑开挖引起的既有隧道的变形，但相关作用机理尚不明确，如何合理设计这类措施是保障隧道安全运营的关键。 本文依托软土地区紧邻既有地铁设施的某深基坑工程，结合实测数据与可考虑小应变特性的土体本构模型，开展有限元数值模拟再现了基坑开挖时土体、结构的力学响应;基于数值模型研究了各类保护措施对隧道的实际作用效果及最优参数范围。主要工作如下: (1)从围护结构、水文地质等多角度出发详细介绍软土地区某深基坑工程，通过深入分析既有隧道保护措施为后续构建有限元模型奠定基础;从基坑开挖过程中的监测数据出发，总结了软土地区既有隧道、围护结构及坑外土体的变形特征。 (2)介绍了一种能考虑土体小应变特性的软黏土亚塑性本构模型的推导过程，基于一维固结试验及土体小应变刚度定义构建了相应的单元体数值模型用于标定软黏土亚塑性本构模型材料参数。 (3)结合前述深基坑工程及软黏土亚塑性本构模型开展有限元数值模拟，反演了旁侧基坑开挖对既有隧道的影响，给出了隧道收敛监测值波动的合理解释，基于隧道纵向弯曲变形及应变分析了隧道裂缝形成机理;通过参数化分析，探究了不同分区开挖顺序、地连墙深度及厚度、土体加固范围下隧道的变形及力学响应，以隧道水平及竖向位移为指标给出了各类保护措施的最优设计或参数选取范围。 (4)基于限元数值模拟提出了隧道位移影响区概念，分析了隔离桩在位移影响区以上、以下及以内的桩段对隧道的不同作用效果，并给出了隔离桩最优桩顶埋深确定方法;同时研究了隧道与基坑距离、基坑开挖深度对隧道位移影响区的作用，探究了隔离桩与基坑距离、隔离桩刚度、桩间距对隔离桩控制隧道变形效果的影响。基于前述深基坑工程中双线隧道的位置关系，研究了相关结论在常见双线隧道中的适用性。 上述工作可为评估旁侧基坑开挖下邻近既有隧道的安全状态及相关隧道保护措施设计提供依据。 |
| 作者： | 胡浩强 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 边学成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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