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原文传递建筑物地下室开挖引起地铁隧道卸荷效应的研究

论文题名：	建筑物地下室开挖引起地铁隧道卸荷效应的研究
关键词：	建筑物地下室;基坑开挖;地铁隧道;围岩卸荷;加固措施
摘要：	大力发展轨道交通是城市发展的必然选择，现今城市地铁隧道纵横交错，四通八达。地铁隧道沿线都是大型商业区和生活区开发的热点地段，但是商业开发往往滞后于轨道交通的发展，这使得近接已运营的地铁隧道的大型基坑工程越来越多；基坑与隧道的位置关系越来越复杂。为此当基坑工程与隧道结构间出现新特点时有必要进一步研究分析，所得出的结果对实际工程有一定的参考价值。本文依托重庆中心地下室基坑工程项目，利用有限元软件数值模拟基坑开挖对已运营地铁一号线应力和变形影响。主要研究内容和相关结论如下：　　（1）分析了隧道周围围岩卸荷下隧道发生隆起变形和水平收敛位移的机理；基于Mindlin解的附加应力计算方法和利用Winkler弹性地基模型可求得已建隧道结构的隆起变形位置值，对比验证了数值模拟结果的可行性。　　（2）利用 ABAQUS 数值模拟不同工程因素下隧道周围围岩卸荷，探究隧道埋深、基坑长度、基坑宽度、基坑深度和隧道两侧围岩保留的厚度对既有隧道的影响。结果表明：隧道的受力和变形在不同工程参数影响下变化趋势是不一样的，总体来说不同工程因素对隧道影响程度按大到小排序为隧道的埋深、基坑的开挖长度、隧道两侧的保留围岩厚度、基坑的开挖深度、基坑的开挖宽度。分析表明沿着隧道轴线方向将隧道竖向方向最大位移和最小位移的差值作为判断卸荷效应的依据，且该值可以作为判断隧道是否安全的一个参考值。　　（3）采用数值模拟方法，研究了当重庆中心地下室开挖时，为了保证在地铁隧道周围围岩卸荷的情况下地铁一号线能够安全运营，隧道上方和两侧的围岩需保留的最小厚度。提出了以隧道的应力发生突变和沿隧道纵轴的竖向位移差来作为判断隧道是否安全的依据，计算结果表明：当地铁一号线隧道周围围岩卸荷下隧道上方保留厚度为4m的围岩时，隧道两侧围岩保留厚度为6m的时候存在应力突变且竖向位移差值较为显著。因此，当重庆中心地下室基坑开挖时，地铁一号线隧道结构上方应至少保留厚度为4m围岩且两侧至少保留厚度为6m围岩。并将数值模拟结果与理论解析计算进行了对比，其研究结果是相符合的，说明了本文研究提出的标准是可行的。　　（4）对于地铁周围围岩卸荷工程，合理的加固措施能够保证隧道结构的稳定性和安全运营，本文选取两种隧道加固方式对比分析：不退台加固（加固1）和退台加固（加固 2）。利用数值模拟计算发现两种加固方式都能有效控制已建隧道结构的变形，但是加固2所达到的控制效果更为显著。在实际工程项目中，隧道两侧采取了加固 2 方式的退台加固措施并达到了控制地铁隧道变形的目的，说明本文的研究结果是正确性的。
作者：	岳善钧
专业：	土木工程
导师：	高峰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023