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基坑开挖对邻近既有隧道的影响分析

李国龙  
【摘要】:随着城市隧道的大力修建,越来越多的基坑工程与既有运营隧道邻近或相交,基坑开挖引起周围土体不同程度应力释放,使坑周地层产生位移,对邻近隧道产生附加应力,引起隧道变形,这种变形过大将会导致隧道衬砌开裂,进而造成隧道渗漏,影响隧道的使用寿命,危害隧道结构安全与正常运行,因此,有必要分析基坑开挖对邻近既有隧道的影响。本文应用MIDAS/GTS有限元分析软件,结合邻近某青岛接线端隧道的高层建筑基坑实际工程,研究了基坑开挖整个过程引起邻近既有隧道变形以及应力变化的影响规律,定量给出了针对青岛地区类似基坑工程合适的开挖距离和开挖深度参考值。本文研究的主要内容如下:1.统计20个国内外相关邻近既有隧道的基坑工程实例,将基坑与隧道之间相对距离(水平距离和垂直距离)、开挖的时空效应、坑内加固等影响因素进行归纳分类,分析和总结基坑开挖引起邻近既有隧道变形的特征和规律。2.采用Mindlin解计算基坑开挖坑壁所引起的隧道水平附加应力以及坑底所引起的隧道竖向附加应力,然后将隧道结构看作无限长梁,采用Winkler弹性地基梁模型,将水平与竖向附加应力分别施加于隧道结构上,从理论上分析了隧道水平与竖向位移。3.以青岛地区典型地质条件下某实际邻近既有隧道基坑工程为例,采用MIDAS/GTS有限元软件建立了基坑开挖对隧道影响分析计算模型,考虑了隧道建模过程中的变形,动态的分析了基坑开挖对既有隧道的影响,将计算结果与实际监测结果进行对比,验证了有限元模型的合理性和正确性。4.在工程实例分析的基础上,通过改变基坑开挖的厚度、深度、基坑与隧道的水平距离,分别模拟了不同开挖厚度、基坑不同开挖深度、基坑与隧道不同水平距离条件下对隧道结构的变形和应力影响分析。


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