黄土地铁隧道与临近建筑施工期稳定性相互影响研究

摘要

城市交通拥堵问题日益严重，大规模地修建地铁设施是解决这一问题的有效途径。而紧张的城市用地使得地铁的修建很难作为一个独立问题存在，与地面上的既有建筑、既有交通设施，与邻近修建的建筑间的关系使得这一问题越来越复杂。本文通过研究了隧道的若干问题，得到了以下几点认识：
　　(1)简化隧道受力条件，把隧道开挖这一复杂问题简化成经典弹性力学中的“小孔口问题”进行计算，简化后地层损失率为0.9％，符合黄土地区地层损失率不大于2%的规律。与数值模拟和实测数据进行比较，简化后的沉降槽符合规律。
　　(2)采用有限元强度折减法对掌子面的安全进行了分析。随着掌子面上受到力的逐渐增大，安全系数也是逐渐变大的，基本呈现的是一次线性关系。塑性区图表明不管掌子面上受到的是拉力还是压力，当掌子面破坏时，塑性区的形状很相像变化不大，都是发生了滑移破坏；支护结构的位置对掌子面的影响明显，超前支护有利于掌子面的稳定，滞后支护不利于掌子面的稳定。当支护结构滞后于掌子面2m时，在掌子面上的塑性区贯通的同时，掌子面与支护结构间的塑性区也几乎已经要贯通于地面，认为此时的支护效果是最好的，能够最大程度发挥土体自身的稳定性；上覆压力的增大使得土体的固结程度越来越大，掌子面的安全系数越来越小。随着上覆压力的增大，掌子面塑性区的形状变化不明显，而已开挖隧道上方土体的塑性区范围越来越大，尤其在隧道左右两侧。
　　(3)随着隧道周边的基坑开挖深度的增加，特征点x向位移的规律一致都是逐渐增加，y向位移变化规律不明显。当开挖深度小于15m时y向位移基本呈现逐渐增大的趋势，当开挖深度大于15m时y向位移变化复杂；随着隧道周边基坑距隧道距离的增加，特征点x向和y向位移的变化趋势比较明显，基本都是逐渐减小的。
　　(4)基坑距隧道的距离和开挖深度的不同对周边隧道的安全影响不同。当基坑距隧道的距离小于15m时，由于开挖而产生的坑边塑性区和隧道衬砌周围原本就有的塑性区贯通而造成了破坏；当基坑距隧道的距离大于20m时，主要是坑边土体的滑移使得隧道周围的土体应力重分布从而破坏；当基坑距隧道的距离超过20m，且基坑开挖深度不大于隧道最低面距地面的距离时，基坑开挖对隧道造成的影响较小。

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1绪论

1.1选题的意义

1.2国内外研究现状

1.3存在的问题和不足

1.4本文研究内容

2解析及有限元计算基本理论

2.1自由地层中隧道开挖引起土体位移的解析解

2.2有限元模拟法的基本原理

2.3岩土体弹塑性理论分析

2.4岩土体弹塑性有限元分析

2.5本章小结

3圆形地铁隧道暗挖法施工对地面沉降分析

3.1利用圆孔解析理论求解沉降槽的最大深度方法研究

3.2工程实例分析

3.3与数值模拟计算结果的对比分析

3.5结论

4隧道施工过程中掌子面稳定性影响因素分析

4.1有限元强度折减法

4.2计算模型简介

4.3掌子面受力影响分析

4.4支护结构影响分析

4.5上覆压力影响分析

4.6不同C/D上覆压力的影响分析

4.7本章小结

5基坑开挖对周边隧道变形影响规律分析

5.1基坑开挖对周边隧道影响规律研究内容

5.2基坑开挖对周边隧道影响规律

5.3基坑开挖导致隧道破坏分析研究

5.4本章小结

6结论与展望

6.1主要结论

6.2不足与展望

致谢

参考文献

附录