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原文传递桩锚撑支护基坑变形及其对临近双地铁隧道影响效应分析

论文题名：	桩锚撑支护基坑变形及其对临近双地铁隧道影响效应分析
关键词：	地铁隧道;深基坑卸荷;桩锚撑支护;变形监测;有限元模拟;敏感性分析
摘要：	随着社会经济的快速发展，城市化进程加快，土地资源日异短缺，城市道路交通堵塞问题严重，地下空间工程、地下轨道交通已成为城市缓解“城市压力”的有效措施，既有隧道附近的基坑工程逐有渐增多趋势。在基坑工程的施工过程中，基坑工程及临近隧道结构相互影响，相互制约。如果基坑工程本身出现变形过大或坍塌等安全隐患，将会加剧对临近隧道的影响，严重时可能会导致安全事故。基坑开挖对既有侧方地铁隧道影响的准确分析至关重要，以确保既有隧道的安全性和工程建设的顺利进行。　　本文以广州市海珠区某临近既有地铁隧道的桩锚撑深基坑为研究背景，将理论分析、现场监测及有限元数值模拟三者有机结合，首先，收集了前人的研究成果，梳理了基坑工程和地铁隧道变形等相关理论；然后，根据监测资料，对基坑开挖对周边环境影响规律进行分析；最后，基于Midas有限元软进行基坑开挖对地铁隧道影响有限元数值分析，综合研究桩锚撑深基坑开挖对临近双地铁隧道影响效应。本文的主要工作及成果如下：　　（1）基坑变形特性及基坑开挖对周边环境影响分析。根据基坑工程的监测资料，综合分析了基坑工程基坑坡顶水平位移、周边建筑物沉降变形、周边地下管线沉降变形等变形规律，研究结果表明，基坑开挖引起的卸荷效应会导致周边环境出现不同程度变形，并且坑角效应能限制基坑坡顶水平位移大小。　　（2）基于Midas的基坑开挖过程有限元仿真研究。介绍有限元计算的基本原理，结合现场施工情况，确定有限元模拟的材料本构模型、模拟参数、模拟施工步骤、边界条件及荷载因素，并对模型进行优化以提高运算速度。通过MidasGTSNX有限元软件对深基坑及临近地铁隧道进行三维数值建模，提取相应施工工况下的部分模拟数据和实际监测数据，并进行对比分析，以验证模拟过程中所选参数和本构的合理性，研究表明修正摩尔库伦本构模型能够较好反映基坑开挖的真实情况。　　（3）基坑开挖工程对临近隧道变形的影响研究。基于现有模型，探讨锚杆直径、围护结构厚度、开挖深度及基坑与隧道净距对隧道变形的影响。研究结果显示基坑卸载后的隧道水平位移大于竖向位移的规律，且基坑采用桩锚支护时，对侧方隧道的主要影响范围限制在3.5倍基坑开挖范围内。　　（4）影响因素的敏感性分析。运用单因素敏感性分析法控制单一变量，对基坑临近隧道的纵向变形及横向变形这两个评价指标进行敏感性分析，研究表明对于相关影响因素的敏感性系数大小关系可粗略视为基坑与隧道净距＞基坑开挖深度＞围护结构厚度分析，研究结果可为今后类似工程提供一定的参考依据。
作者：	招秋明
专业：	土木工程
导师：	刘勇健
授予学位：	硕士
授予学位单位：	广东工业大学
学位年度：	2023