原文传递
西安黄土地层深基坑开挖对既有盾构管片服役性能影响研究
| 论文题名： | 西安黄土地层深基坑开挖对既有盾构管片服役性能影响研究 |
| 关键词： | 基坑工程;数值模拟;盾构隧道;管片接头;接头刚度 |
| 摘要： | 轨道交通对于城市发展必不可少，同时可带动沿线经济发展，然而建设过程中，必然会产生大量深基坑工程。深基坑工程施工时，开挖卸荷量巨大，引起周边土体应力不平衡，还会抽取一定的地下水，进而引起坑后、坑底土体变形，导致既有地铁隧道管片发生严重变形、开裂、螺栓破坏等，严重影响地铁运行。 目前，关于基坑开挖对坑后既有隧道的研究，多采用等效刚度法模拟隧道，无法体现管片接头单元内力变化规律。本文利用有限元软件，分别采用等效刚度法、梁弹簧法模拟盾构隧道，精细地研究了基坑开挖对坑后既有隧道的变形、管片内力、管片接头内力的变化特征，总结了管片接头破坏的判别依据，具体成果如下： （1）阅读大量文献及相关书籍，分析接头刚度的计算方法及原理，总结管片接头刚度计算公式，并通过与足尺试验结果对比证明了有限元精细计算时，若采用弹簧单元模拟盾构隧道接头，则弹簧轴向刚度、转动刚度、剪切刚度应采用小泉提出的解析计算公式与经验公式，且弹簧轴向刚度应采用接头单元抗拉刚度，转动刚度应采用接头单元分离前的转动刚度。 （2）基于西安市地铁4号线后村车站基坑，通过已有成果得到小应变硬化土本构模型所需参数，建立二维平面应变基坑开挖模型。对比数值计算结果与实测结果可知，基于小应变硬化土本构进行的有限元数值模拟可很好反映黄土地区的深基坑变形规律，同时说明根据已有成果得到的土体相关参数合理可靠，可作为下阶段研究的基础。 （3）基于后村车站基坑模型，假设坑后存在盾构隧道，分析了不同基坑与隧道水平净距、基坑开挖深度、土体弹性模量条件下，基坑开挖后，隧道变形、管片内力、管片接头内力的变化规律；对比分析了等效刚度模型与梁弹簧模型的差异；给出了管片接头受力破坏的判别依据。 （4）通过西安火车站北广场深基坑有限元分析，发现第一级基坑开挖对坑后既有地铁4号线隧道横向、竖向变形及管片内力的影响较大，第二级基坑开挖产生的影响较小；且基坑开挖完成后，隧道各接头螺栓受力均为压应力，不会受拉破坏，而隧道拱顶区域接头的剪轴比已十分接近接头混凝土接触面静摩擦系数，几乎无安全储备，接头部位相邻管片极易发生相对错动，且接头螺栓可能会受到剪切作用，应对拱顶接头及时加固，避免发生安全事故。 |
| 作者： | 王元冠 |
| 专业： | 地质工程 |
| 导师： | 吴明;宋学庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
