既有地铁盾构隧道在上部基坑开挖中的稳定性研究

摘要

目前对地铁盾构隧道受上部基坑开挖作用产生变形的机理的研究还比较少,分析理论还不够完善,因此,对其进行深入具体的分析研究,具有比较重要的理论意义和实际参考价值。论文以武汉地铁2号线在上部基坑开挖过程中的竖向变形为工程背景,首先利用光纤光栅监测技术测量隧道的竖向位移,同时采用有限元分析方法对隧道的竖向变形进行分析研究,并对比分析研究有限元数值模拟结果与现场实测数据,研究地铁盾构隧道的竖向变形规律。论文主要的研究内容和结论有:
　　 (1)分析了地铁盾构在上部基坑作用下的变形机理,隧道以竖向的变形为主,基本可以忽略水平方向与轴向变形,并介绍了隧道的竖向变形特征与土体对隧道作用的计算模型。
　　 (2)研究开发了基于光纤光栅传感技术的分布式沉降管,使得安装有分布式沉降管的隧道区段具有感知能力,实现了对隧道沉降的实时监测,从而研究隧道的在上部基坑开挖过程中的变形机理。
　　 (3)利用分布式沉降管对武汉地铁二号线进行了监测,数据结果显示隧道发生了先沉降后上浮的现象。经过分析研究,在基坑开挖之前,隧道的超前配重与超前降水引起了隧道的沉降,在土体开挖卸荷后,才出现了上浮的现象。
　　 (4)根据现场地质资料与周围环境,运用ABAQUS有限元软件建立了有限元数值模型,验证了光纤光栅传感技术测量隧道沉降的准确性,并得到了隧道在上部基坑开挖过程中的变形规律。
　　 (5)通过有限元分析结果与现场的实测数据的对比分析显示,在整个基坑开挖过程中,数值模拟结果与实测结果显示的隧道竖向位移规律均一致,这也反映了运用有限元法研究地铁盾构隧道在上部基坑开挖过程中的竖向变形规律是可行的,同时也证明了光纤光栅传感技术可以应用在地铁盾构隧道的沉降监测中。