開挖卸荷下既有地鐵隧道的豎向變形及其控制研究.pdf

1、城市軌道交通發(fā)展及城市地下空間的大規(guī)模開發(fā)建設不可避免地導致在已建地鐵隧道上方出現(xiàn)各種各樣的施工活動。土體開挖的卸荷作用，將改變周圍土體的應力狀態(tài)，使下方既有地鐵隧道結構產(chǎn)生相應的豎向變形和附加內(nèi)力，從而影響既有地鐵隧道的安全性及正常使用。
　　本論文通過總結已有上跨既有線工程實例的特點，通過理論解析和數(shù)值分析方法對城市中各種類型的上跨既有地鐵隧道的開挖卸荷工程引起的既有隧道豎向變形規(guī)律進行了系統(tǒng)的分析研究，并結合基于可靠性的隧道

2、變形控制標準，對隧道變形合理控制措施進行了分析，最后以金融街地下交通西二環(huán)路出入口工程作為背景，將研究結果應用于實際工程中，為工程實際應用提供了理論依據(jù)。論文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點如下：
　　1、在深入分析已有開挖卸荷對既有地鐵隧道影響的工作基礎上，考慮到粘性土體應力與應變的時間效應即土體的流變特性，首先基于mindlin公式根據(jù)彈性一粘彈性對應原理推導出考慮成粘彈性材料的土體中開挖卸荷引起的下方既有地鐵隧道的附加應力，并以此為主線

3、，選取典型上跨既有隧道的明挖及暗挖工程，基于粘彈性地基梁模型從理論解方面系統(tǒng)分析了不同開挖卸荷工況引起的下方既有隧道豎向變形的規(guī)律，并分析了開挖卸荷的時間效應對變形的影響。首次推導得到了明挖三角卸荷和暗挖卸荷兩種工況引起的下方既有隧道豎向變形公式。并且考慮到既有隧道變形縫的影響，首次推導得到了上方開挖卸荷引起的單節(jié)既有隧道結構豎向相對變形計算公式。
　　2、采用FLAC3D數(shù)值分析軟件，考慮到地層的流變性，采用粘彈塑性土體本構關系

4、，選取典型上跨既有隧道的明挖及暗挖工程，對開挖卸荷過程中引起的下方既有隧道的豎向變形規(guī)律進行了數(shù)值模擬分析，并與理論解析結果進行了對比。
　　3、以確保開挖卸荷引起的下方既有隧道結構的安全可靠性為預期目的，分別建立了既有鋼筋混凝土隧道和盾構隧道在正常使用狀態(tài)下的結構失效功能函數(shù)，結合目標可靠指標β，對開挖卸荷下的既有隧道變形控制值進行了研究。首次得到了基于可靠性分析的開挖卸荷下既有隧道豎向變形控制值。
　　4、選取典型上跨既

5、有隧道的基坑工程作為研究對象，對土體開挖卸荷的時空效應對既有地鐵隧道豎向變形的影響進行了分析，為實際開挖卸荷工程中控制既有隧道變形的時空效應規(guī)律提供了理論依據(jù)，并提出了控制既有隧道變形的合理注漿范圍。
　　5、以金融街地下交通西二環(huán)路出入口工程實例為背景，通過理論解析以及三維數(shù)值模擬方法，分析了既有地鐵2號線隧道因上方開挖卸荷產(chǎn)生的豎向變形，提出了變形控制標準和控制變形的合理注漿范圍，并將理論解析和數(shù)值計算結果與既有隧道豎向變形實