既有线附近基坑开挖对其路基变形的影响及支护效果的分析研究

摘要

随着公路和铁路网的逐步完善,新建线路与既有线不可避免会形成交叉。在跨既有线桥梁施工中,基坑的开挖会导致既有路基发生变形和失稳,甚至影响行车安全。
　　本文结合津秦铁路特大桥跨既有线铁路桥的施工,以桥墩承台基坑开挖为工程背景,依据Mohr-Coulomb屈服准则,采用FLAC3D软件作为计算工具建立了动、静载数值分析模型,探讨了基坑开挖的不同距离、角度、深度以及路基高度等参数对既有线的路基变形的影响,分析了基坑开挖中支护前后既有路基变形的影响规律。主要完成以下几方面工作:
　　(1)通过查阅文献资料,了解基坑开挖引起周围构筑物变形的特点,对基坑开挖引起的主要变形以及地表沉降的计算方法进行综述。
　　(2)结合单线铁路路基模型,采用有限差分法进行数值分析,将列车荷载等效为静荷载分析在有无支护的情况下均质土层中基坑开挖参数变化对既有路基变形的影响,得到基坑施工中无支护情况下的临界开挖距离和临界开挖深度以及既有路基变形随开挖角度和路基高度的变化规律;并对不同开挖距离、开挖角度、开挖深度以及路基高度的支护效果进行分析。
　　(3)将列车荷载以激振力函数作用于上述模型,对既有路基进行基坑开挖的动态数值模拟,分析不同参数对支护后既有路基变形的影响。并将静态与动态模拟结果进行对比,结果表明:两种模拟方式下各参数对路基的变形影响规律基本一致,路基沉降主要由荷载的作用方式及范围决定,路基的水平位移与荷载的作用方式关系不大,主要受基坑开挖的影响。
　　(4)按照圆弧滑移面法基本原理,针对上述分析模型在不同开挖参数下基坑稳定性分析,得到支护前后各种工况下的基坑开挖时的稳定性系数,并对基坑稳定临界条件进行探索。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 基坑开挖的变形分析原理

2. 1 基坑变形的基本形式

2. 2 变形的计算方法

3 基坑开挖对路基变形影响的静态分析

3.1 有限元软件介绍

3.2 分析模型与开挖方案

3.3 开挖距离对路基变形的影响

3.4 开挖角度对路基变形的影响

3.5开挖深度对路基变形的影响

3.6 不同路基高度开挖对路基变形的影响

4 加载方式对基坑开挖变形的模拟分析

4.1 分析模型

4.2 不同开挖距离下路基变形分析

4.3 不同开挖角度下路基变形分析

4.4 不同开挖深度对路基变形分析

4.5 不同路基高度开挖对路基变形分析

5 基坑开挖对路基稳定性影响分析

5.1 稳定分析的基本原理

5.2 开挖距离对路基的稳定性分析

5.3 开挖角度对路基的稳定性分析

5.4 开挖深度对路基的稳定性分析

5.5 路基高度对路基稳定性的影响

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 有待解决的问题

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果