北京市某基坑开挖对邻近地铁隧道的影响分析

摘要

基坑工程对周边环境影响较大，主要是会造成邻近建筑物、道路、管线等位移、变形甚至破坏。当基坑工程邻近既有地铁隧道时，更需要采取相应措施严格控制基坑支护结构和周围土体的变形量，降低隧道所受影响，确保地铁的安全运行。本文以北京市某邻近地铁隧道的基坑工程为例，通过数值模拟的方法研究分析了基坑开挖支护过程对邻近隧道的变形影响。主要内容和结论如下:
　　(1)介绍了基坑支护结构变形、坑底隆起及地表沉降等基坑变形机理，以及变形的相关理论与计算方法。从基坑围护桩墙施工、基坑降水、基坑开挖等方面分析了基坑工程引起隧道变形的潜在原因，并且介绍了基坑开挖引起隧道变形的计算理论与方法。
　　(2)使用理正深基坑软件对基坑支护方案进行设计、计算，并且验算了相关基坑稳定性安全系数与变形量，验证支护方案的安全性;然后使用FLAC3D软件对邻近地铁隧道的基坑剖面建立数值模型，模拟分析了施工过程中基坑的变形情况以及对邻近隧道的变形影响。
　　(3)对比理正深基坑软件、FLAC3D软件与现场监测得到的基坑侧壁水平位移、地表沉降、坑底隆起等数据，分析了三者的差异，验证了所建模型的正确性。
　　(4)经模拟计算得到，基坑开挖引起邻近隧道向基坑方向进行水平位移，最大水平位移量为3.31mm，同时造成隧道向地表方向上浮位移，最大竖向位移量为3.58mm，隧道位移量满足地铁安全运行的设计要求。本文的研究对类似工程的设计分析具有一定参考价值。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状

1．2．1 邻近地铁隧道的基坑工程研究现状

1．2．2 基坑开挖对邻近地铁的影响分析研究现状

1．3 研究内容

1．4 技术路线

第2章 基坑和隧道变形计算分析理论

2．1 基坑变形形式

2．1．1 支护结构的位移

2．1．2 坑底隆起变形

2．1．3 基坑外侧地表沉降

2．2 基坑变形的分析与计算方法

2．2．1 支护结构上的水、土压力

2．2．2 支护结构设计计算方法

2．2．3 坑底隆起量的计算方法

2．2．4 基坑周边地表沉降的计算方法

2．3 基坑工程引起隧道变形的原因分析

2．4 基坑开挖引起隧道变形的计算方法

2．4．1 基坑开挖后隧道结构上的附加应力

2．4．2 地铁隧道纵向变形理论

2．5 本章小结

3．1 工程概况

3．1．1 基坑周环境

3．1．2 场地工程地质条件

3．2 基坑支护设计

3．2．1 支护设计参数选取

3．2．2 支护结构设计

3．2．3 基坑降水方案设计

3．2．4 基坑监测方案设计

3．3 支护方案验算分析

3．3．1 支护结构计算

3．3．2 基坑整体稳定性验算

3．3．3 抗倾覆稳定性验算

3．3．4 抗隆起稳定性验算

3．3．5 抗渗流稳定性验算

3．4 本章小结

第4章 基坑工程数值模拟与分析

4．1 FLAC3D软件介绍

4．1．1 FLAC3D软件计算原理

4．1．2 FLAC3D计算循环过程

4．1．3 本构模型与结构单元

4．2 数值模型的建立

4．2．1 假设条件

4．2．2 计算范围的确定

4．2．3 模拟方法及参数选取

4．2．4 边界条件

4．3 模拟过程

4．3．1 初始地应力场

4．3．2 施工工况模拟

4．4 模拟结果分析

4．4．1 初始地应力场分析

4．4．2 水平位移分析

4．4．3 竖向位移分析

4．5 本章小结

第5章 基坑开挖对隧道的影响分析

5．1 隧道水平位移分析

5．2 隧道竖向位移分析

5．3 隧道位移模拟结果与实测结果对比分析

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

作者简介

研究生期间发表的学术论文