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上部河道开挖对既有地铁隧道的扰动影响规律及控制研究
| 论文题名： | 上部河道开挖对既有地铁隧道的扰动影响规律及控制研究 |
| 关键词： | 基坑开挖;地铁隧道;隆起变形;竖向应力;扰动规律 |
| 摘要： | 目前，城市轨道交通已成为城市公共交通的重要组成部分，具有运量大、速度快、占用地上土地资源少等优点，可有效缓解城市化进程中存在的人口密集、住房短缺、交通拥堵等问题。然而，随着城市地铁的大量修建，越来越多的基坑工程位于既有地铁隧道上方，这种情况会对既有隧道产生较大的不利影响，如引起隧道变形、开裂等，影响隧道的使用安全。针对上述问题，本文以济南市龙脊河道开挖工程为依托，采用数值模拟、理论分析与现场监测相结合的方法，研究了上部河道开挖对既有地铁隧道的扰动影响机理，揭示了不同因素对地铁隧道的扰动影响规律，提出了上部河道开挖对既有隧道扰动影响的理论预测方法，并给出了相应的工程建议措施。最终，结合工程实际进行了应用实施，保障了施工期间地铁隧道的安全。本文主要研究内容包括以下三个方面: 1.通过有限差分软件FLAC3D,考虑不同河道与隧道相对距离、河道开挖宽度、隧道埋深、注浆加固厚度及注浆加固范围等5大类影响因素，设计25种对比方案，开展数值模拟对比研究，分析了不同工况条件下上部河道开挖对地层及隧道的扰动影响规律，建立了河道隆起位移影响因素敏感性评价指标，分析了5类影响因素的敏感性，并结合工程实际给出了相应的工程建议措施。 2.通过分析河道开挖对地层土体及隧道的扰动影响机理，构建了上部河道开挖对既有隧道扰动影响力学分析模型，基于Mindlin公式，推导得到了河底卸荷扰动应力和侧壁卸荷扰动应力解析计算公式。进一步地，基于惯用法，提出了上部河道开挖对既有隧道扰动影响的理论预测分析方法。通过算例分析，揭示了不同参数对既有隧道内力的扰动影响规律。 3.选取龙脊河河道开挖工程某典型部位，开展了注浆与未注浆两种工况条件下，箱涵基坑开挖对既有地铁隧道扰动影响的三维全过程数值模拟研究，验证了注浆加固对既有隧道及地层土体的变形控制效果。进一步地，在现场采用注浆方式进行地基加固，对基坑开挖全过程的隧道结构变形进行原位监测，并与数值模拟结果进行对比分析，保障了施工期间地铁隧道的安全，验证了本文研究方法的正确性及研究结论的准确性。 |
| 作者： | 李建华 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 王洪涛;刘鑫锦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东建筑大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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