基坑开挖对邻近地铁隧道变形的影响ppt课件.ppt

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1、基坑开挖对临近隧道变形的影响复杂介质数值分析方法课题汇报1选题背景及意义1、地铁成为重要的交通工具之一，越来越多的基坑工程出现在地铁隧道附近。2、基坑开挖导致地铁隧道产生变形，影响地铁的正常运营，甚至严重影响地铁隧道的安全。3、缺乏认识，设计保守，造价偏高，浪费资源；未考虑基坑开挖的影响，导致隧道变形过大。2内容提要隧道变形力学机理12基坑开挖对隧道变形的影响3结论4三维有限元数值模拟31隧道变形的力学机理开挖卸荷,坑底回弹，受到指向基坑侧的附加应力,产生水平位移。开挖前隧道处于平衡状态。图2-1基坑开

2、挖对隧道水平位移的影响开挖打破应力平衡,加荷和卸荷应力引起土体移动,导致隧道产生变形、收敛。41隧道变形的力学机理开挖后,对于A类基坑,隆起位移；对于C类基坑,下沉位移。竖向位移出现隆起和下沉两种情况。降水引起土体的有效应力增加,导致隧道下沉。图2-2基坑开挖对隧道竖向位移的影响竖向位移，受基坑开挖卸荷与降水加荷双重因素的共同影响。52模型建立工程概况杭政储出地块场地位于杭州市下沙经济技术开发区，包括86-1和86-2两个地块。本基坑工程位于86-2块地。设有连通的三四层地下室。工程周边管线复杂，距杭州

3、地铁一号线运营段最近距离仅5m，设计基坑安全等级为一级。基坑周边环境如下图所示。62模型建立基坑开挖深度12m。围护结构采用地下连续墙+内支撑联合支护。地下连续墙的入土深度为10m，厚度0.8m。共设3道内支撑（-1m、-5m、-9m），截面面积取0.8m27定义边界开挖深度12m，宽30m，长60m边界尺寸取长160m，宽130m，深52m。2模型建立定义土层添加钻孔，杭州东部粉质土层（四层）土体本构模型釆用土体小应变硬化模型。定义结构单元开挖面：-1m、-5m、-9m、-12m盾构隧道：水平距离6m

4、，埋深10m。D取6.2m，轴线长度160m。支护结构：地下连续墙（板单元），腰梁与支撑（梁单元）隧道支护衬砌（板单元）。8共生成12024单元,19092节点网格划分将隧道等效折合成均匀化为连续体。网格单元采用正四面体单元，设置网格单元为粗。2模型建立假设条件1.认为土层均为水平，只定义一个钻孔；2.土体设为连续各向同性弹塑性材料；2.隧道衬吻与土体紧密接触，没有发生分离，体接触耦合；3.围护结构和内支撑结构等认为是线弹性材料；4.不考虑土体固结和蠕变的影响，即不考虑时间因素对变形的影响；9施工步骤S

5、tep1：生成初始地应力；Step2：隧道开挖，生成衬彻；Step3：生成地下连续墙、腰梁及内支撑；Step4：重置位移为零，开挖第一层土体；Step5：生成第一道支撑、腰梁以及立柱；Step6：开挖第二层土体，基坑内水位降至-7m；Step7：生成第二道支撑、腰梁；Step8：开挖第三层土体，水位降到-10m；Step9：生成第三道支撑、腰梁；Step10：开挖第四层土体，水位降到-13m。2模型建立10生成计算结果，得到隧道结构水平位移如图所示。隧道最大水平位移位于隧道距基坑较近段中中间顶部2模型建

6、立11数值计算所得隧道最大水平位移12.1mm，小于地铁隧道结构控制位移值20mm，符合隧道变形控制要求。各阶段位移曲线位移变化趋势基本一致，实测结果会比数值计算结果偏大。对比监测数据2模型建立123基坑开挖对隧道变形的影响研究思路：选取开挖过程中三个典型的影响因素1、隧道埋深2、支护结构刚度3、地下水位131、隧道埋深分别取隧道埋深h等于8m、10m、12m、14m、16m。3基坑开挖对隧道变形的影响142、支护结构刚度改变支撑（梁）的截面面积，初始d=0.8。3基坑开挖对隧道变形的影响153基坑开挖

7、对隧道变形的影响164、地下水位选取不同的地下水位：-2m、-3m、-4m、-5m、-6m。3基坑开挖对隧道变形的影响174结论1）隧道埋深对隧道变形的影响比较明显，大致呈开口向下的抛物线形式变化。开挖基坑过程中，要十分注意开挖深度与隧道埋深的关系，当开挖深度与隧道埋深相差不大时，务必引起重视，时刻监测隧道变形。2）支撑刚度对隧道变形的总体影响并不十分显著，与支撑的位置有关。支撑位置越靠近隧道底，支撑刚度对隧道变形的影响越大。增加支撑刚度可以适当减小隧道的变形。3）基坑开挖时,临近地铁隧道受初始地下水位

8、的影响比较显著，初始地下水位越浅相应的影响就越强。在施工时需要时刻监视地下水位的变化，掌握地下水位变化对隧道位移、收敛的影响状况,做到信息化施工。184结论后续的研究工作1）有研究表明，隧道变形与隧道环外部土体扰动以及开挖的时空效应有密切关系，今后可以在这两个方面对隧道变形的影响进行研究。2）今后可针对在多个影响因素、交叉影响条件下地铁隧道受影响规律展开进一步研究。3）数值分析中将隧道结构等效成连续介质模型，但在实际过程当中受施工及拼接方式