隧道施工地層變形與地表建筑物的動(dòng)態(tài)相互作用研究.pdf

1、隨著時(shí)代的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，國(guó)內(nèi)諸多城市興起修建地鐵的熱潮。城市地區(qū)建筑物密集，而進(jìn)行地鐵施工不可避免會(huì)對(duì)周邊地表建筑物造成影響，甚至?xí)沟媒ㄖ锇l(fā)生嚴(yán)重破壞，喪失使用功能。隧道穿越建筑物施工過(guò)程中，核心問(wèn)題是隧道-土體-建筑物的動(dòng)態(tài)相互作用關(guān)系，研究三者之間的動(dòng)態(tài)相互作用機(jī)理，分析其動(dòng)態(tài)相互作用過(guò)程，對(duì)保護(hù)地表建筑物、確保施工全過(guò)程的安全性具有重要意義。本文采取隨機(jī)介質(zhì)理論、顆粒流分析、有限元分析等方法并結(jié)合工程案例，分析了隧道

2、施工影響下隧道-地層-建筑物的動(dòng)態(tài)相互作用關(guān)系。主要工作和研究成果如下:
　　(1)基于隨機(jī)介質(zhì)理論，編制MATLAB計(jì)算程序，分別計(jì)算了單線(xiàn)隧道與雙線(xiàn)隧道開(kāi)挖作用下，考慮隧道埋深、開(kāi)挖斷面大小、施工過(guò)程等不同影響因素對(duì)地表沉降變形規(guī)律的影響。采用PFC2D顆粒流分析軟件，分別建立有無(wú)地表建筑物存在時(shí)的顆粒流模型，從宏觀細(xì)觀相結(jié)合的角度分析隧道開(kāi)挖影響下隧道-地層-建筑物動(dòng)態(tài)作用關(guān)系。分析認(rèn)為，隧道開(kāi)挖地層變形是從隧洞周邊逐漸擴(kuò)散

3、至地表的，建筑物的存在使得相互作用關(guān)系更為復(fù)雜。
　　(2)采用有限元分析軟件ABAQUS，建立隧道-地層-建筑物相互作用的二維模型，建筑物與土體之間采用接觸連接模型，分析隧道開(kāi)挖作用下三者之間的相互作用，并與沒(méi)有地表建筑物存在的情況相比較，分析相互作用關(guān)系的異同?？紤]不同的穿越關(guān)系，建筑物與地層之間在隧道埋深較淺的條件下會(huì)發(fā)生離層，采用接觸模型分析三者之間的相互作用關(guān)系更為準(zhǔn)確。
　　(3)采用有限元分析軟件ABAQUS，

4、建立隧道-地層-建筑物相互作用三維分析模型，分析不同工況下三者的相互作用關(guān)系，主要包括地質(zhì)參數(shù)、隧道穿越角度以及雙線(xiàn)隧道的不同開(kāi)挖順序。分析表明，隧道-地層-建筑物的動(dòng)態(tài)作用關(guān)系體現(xiàn)在時(shí)空維度，不同開(kāi)挖步序?qū)ㄖ镂灰苾?nèi)力造成不同的影響。
　　(4)結(jié)合廈門(mén)機(jī)場(chǎng)路淺埋大跨隧道穿越密集建筑群工程實(shí)例，分析隧道施工中建筑物變形情況，主要分析了淺埋大跨進(jìn)口段34號(hào)樓的動(dòng)態(tài)變形過(guò)程，并對(duì)在實(shí)際工程施工中采取的控制地層沉降和建筑物保護(hù)措施進(jìn)