临近开挖对已建隧道的影响分析及安全控制研究

摘要

随着城市轨道交通的发展和城市地下空间的开发，地面工程和地下隧道工程交叉建设的案例屡见不鲜，新建开挖工程对临近既有隧道产生影响的情况不可避免。新建工程的临近开挖及后续施工将改变已建隧道周围的土体应力和位移状态，使隧道衬砌产生相应的位移变形和附加应力。因此，在保证已建隧道安全的前提下开挖新的工程已成为国内外学者亟待解决的问题。
　　本文针对不同类型（基坑开挖、河道开挖）、不同位置（隧道垂直下卧开挖工程或者隧道侧边下卧开挖工程）的已建隧道周边开挖工程建设实例，采用理论计算，或数值模拟，或现场实测相结合的方法来分析临近开挖对已建隧道的影响，研究临近开挖对已建隧道的安全控制措施，为类似已建隧道周边开挖工程的设计和施工提供有益工程参考和借鉴。本文开展了如下工作:
　　1、结合工程建设实例，从数值分析（ABAQUS平面应变分析）、理论计算（规范角点法）、现场实测数据三方面，综合评价在既建公路隧道上方进行工程建设的可行性，表明二维模型分析相较于三维模型分析拥有计算工作量小、结果更安全保障的优点，土力学理论计算在同类施工边界清晰、荷载施加明确的工程中具有适用性。
　　2、依托河道开挖工程，理论分析开挖对垂直下卧已建隧道群的抗浮影响，并通过有限元ABAQUS建立三维模型，把已建隧道衬砌的变形和附加应力作为隧道结构稳定性的指标，研究获得最佳的横纵向河道开挖方案，表明地基加固、抗拔桩/抗浮板设置（提高隧道周围土体承载力），有序的分块分段对称开挖（解决卸载带来的不平衡问题）是控制临近开挖对已建隧道群变形和应力的有效措施。
　　3、采用FLAC3D有限差分软件建立三维模型模拟基坑开挖与侧边下卧已建隧道实例，并结合现场实测分析，研究表明基坑和隧道之间的距离、围护结构刚度和开挖的方式均是临近开挖对已建隧道的影响因素，从有限差分数值角度再次验证有序的对称分块开挖方式是控制基坑和隧道变形有效措施外，也说明加强围护结构刚度（提高地面变形带来的屏障效应）是控制基坑和隧道变形的另一安全控制措施。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状综述

1．3 存在的问题及不足

1．4 本文主要研究内容

第2章 临近开挖问题的数值分析

2．1 数值软件选取

2．2 计算模型选取

2．3 本章小结

第3章 平面应变条件下基坑开挖对临近已建隧道的数值和理论分析

3．1 工程概况简介

3．2 平面应变数值分析

3．3 土力学理论计算分析

3．4 施工监测、数值模拟及理论计算对比分析

3．5 本章小结

第4章 河道开挖对垂直下卧已建隧道的三维数值分析及安全开挖控制方案研究

4．1 工程概况简介

4．2 河道开挖对巳建及拟建隧道的抗浮影响分析及开挖方案制定

4．3 三维数值分析及安全开挖方案论证

4．4 本章小结

第5章 基坑开挖对侧边下卧已建隧道的三维数值影响分析及安全控制措施研究

5．1 工程概况简介

5．2 基坑开挖对已建隧道的三维数值影响分析

5．3 安全开挖控制措施制定及实测数据的验证

5．4 本章小结

第6章 结论与建议

6．1 主要结论

6．2 展望

参考文献

作者简介及在学期间所取得的科研成果