箱形地下結(jié)構(gòu)荷載對(duì)附近淺埋隧道開(kāi)挖影響的數(shù)值分析.pdf

1、在城市環(huán)境中，由于城市空間的限制、線路選擇的制約，地鐵隧道往往不得不從既有的建（構(gòu)）筑物附近穿過(guò)。這就產(chǎn)生了兩個(gè)方面的問(wèn)題:一方面，隧道開(kāi)挖產(chǎn)生地層損失會(huì)引起地層變形和移動(dòng)，使相鄰的建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生附加內(nèi)力及變形，甚至影響其安全或正常使用;另一方面，相鄰的建（構(gòu)）筑物的存在，使地層產(chǎn)生附加應(yīng)力和變形，這會(huì)對(duì)隧道開(kāi)挖后的二次應(yīng)力狀態(tài)產(chǎn)生影響。本文采用有限元軟件MIDAS-GTS建立數(shù)值模型，從箱形地下結(jié)構(gòu)荷載對(duì)隧道開(kāi)挖后的洞室周邊塑性區(qū)、

2、洞周位移及洞周切向應(yīng)力三個(gè)方面的影響來(lái)分析其對(duì)隧道開(kāi)挖后的二次應(yīng)力狀態(tài)的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴將既有箱基結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為作用于地層之中的分布荷載（箱基荷載），在其它條件一定時(shí)，分別計(jì)算分析箱基荷載大小、箱基埋深及箱基荷載與隧道的橫向距離大小各自對(duì)附近淺埋隧道全斷面開(kāi)挖（盾構(gòu)法）開(kāi)挖產(chǎn)生的洞室周邊塑性區(qū)范圍、洞周位移和洞周切向應(yīng)力的影響特點(diǎn)，并與自由地層（無(wú)箱基荷載作用）的數(shù)值計(jì)算進(jìn)行對(duì)比，分析箱基荷載對(duì)淺埋隧道全斷面開(kāi)挖后的

3、二次應(yīng)力狀態(tài)影響的規(guī)律。⑵將既有箱基結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為作用于地層之中的分布荷載（箱基荷載），在其它條件一定時(shí)，分別計(jì)算分析箱基荷載大小、箱基埋深及箱基荷載與隧道的橫向距離大小各自對(duì)附近淺埋隧道臺(tái)階法開(kāi)挖產(chǎn)生的洞室周邊塑性區(qū)范圍、洞周位移和洞周切向應(yīng)力的影響特點(diǎn)，并與自由地層（無(wú)箱基荷載作用）的數(shù)值計(jì)算進(jìn)行對(duì)比，分析箱基荷載對(duì)隧道開(kāi)挖后的二次應(yīng)力狀態(tài)影響的規(guī)律。⑶結(jié)合某地鐵工程（地鐵隧道附近存在既有地下結(jié)構(gòu)荷載）案例進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，并與自由地層（無(wú)

4、既有地下結(jié)構(gòu)荷載）對(duì)比，分析既有地下結(jié)構(gòu)荷載對(duì)隧道開(kāi)挖后的二次應(yīng)力狀態(tài)的影響，并指出應(yīng)采取的工程措施。⑷基于計(jì)算分析，得出主要結(jié)論如下：①對(duì)于隧道全斷面開(kāi)挖（盾構(gòu)法），受箱基荷載影響一側(cè)的洞室上部塑性區(qū)范圍減小、下部的增大;受箱基荷載影響一側(cè)洞室向隧道內(nèi)部擠入的位移增大、洞周切向應(yīng)力減小。箱基荷載越大、距隧道越近，箱基荷載對(duì)隧道開(kāi)挖二次應(yīng)力狀態(tài)的影響越大。②對(duì)于隧道臺(tái)階法開(kāi)挖，在下臺(tái)階開(kāi)挖后，受箱基荷載影響一側(cè)洞室上部的塑性區(qū)范圍明顯小

5、于不受箱基荷載影響一側(cè)洞室上部的塑性區(qū)范圍，而下部正好相反，總體上塑性區(qū)近似沿豎軸方向呈反對(duì)稱的蝴蝶狀分布。受箱基荷載影響一側(cè)洞室向隧道內(nèi)部擠入的位移增大、洞周切向應(yīng)力減小。箱基荷載越大、距隧道越近，箱基荷載對(duì)隧道開(kāi)挖二次應(yīng)力狀態(tài)的影響越大。③通過(guò)某地鐵工程案例計(jì)算分析，表明隧道開(kāi)挖二次應(yīng)力狀態(tài)會(huì)受到地層中既有結(jié)構(gòu)荷載的影響。與自由地層相比，既有結(jié)構(gòu)荷載影響的具體表現(xiàn):洞周位移增大，拱頂位移最大增幅為17.2％;總體上，洞周切向應(yīng)力減小