复杂情况下基坑开挖对临近地铁隧道的变形影响分析
发布时间:2020-08-21 06:40
【摘要】:本文依托于软土地区某临近地铁隧道的基坑工程实例,通过专门针对岩土工程的有限元模拟软件Midas GTS NX建模分析该基坑工程施工对临近隧道和基坑自身变形的影响。该基坑工程处于软土地区,其构造比较特殊,是由相邻的深基坑和浅基坑组成,而地铁隧道位于浅基坑下方,同时还位于深基坑的侧方,情况较为复杂。本文主要研究内容和研究方法如下:(1)对处于较复杂情况下的基坑工程开挖拟定了三种施工方案:先深后浅、先浅后深以及深、浅同时开挖。通过Midas软件模拟分析了不同方案下基坑及隧道模型的变形,着重对基坑的坑底隆起、围护结构的水平位移以及坑外土体沉降,隧道的水平和竖向变形做了对比分析,发现在复杂情况下不同开挖方案会对基坑及隧道变形产生明显的影响,特别是位于隧道侧方的基坑开挖,会对隧道的水平变形有较大的影响,位于隧道上方的基坑开挖,会对隧道的竖向变形产生较大的影响。(2)用Midas模拟分析了基坑加固范围和加固深度对减小基坑及临近隧道变形的影响,为保证该基坑工程的安全稳定选择了合理的加固方案。研究发现,基坑被动区土体加固,有利于减小基坑和临近隧道的变形,但是对于加固深度和加固范围对减小基坑和隧道变形的效果,在相同造价的前提下,随着加固深度的增加,加固效果并不明显;加固范围越大,加固效果越好。
【学位授予单位】:山东建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TU753;U456.3;U231
【图文】:
(a)悬臂式 (b)内凹型 (c)组合型图 1-1 围护墙变形形式Ou[4]等(1993)统计了 10 个台湾地区基坑工程开挖施工时发生的坑外土体沉降数据,对其进行了对比分析,总结出了基坑围护结构最大水平位移与开挖深度(H)之间的关系:大约 0.2%~0.5%H。高华东[5]、赵文[6]等对基坑开挖施工过程发生的围护结构变形进行严密监测,发现围护结构整体变形随着开挖深度的增加而增加,但是围护结构顶端位移最大,并且位移随着围护桩的入土深度的增加而减小。郭印[7]等对桩锚式支护桩的内力和变形特性进行了监测,结果表明:随着开挖深度的增加,桩身侧向位移增加,但是在锚杆设置处其侧向位移显著减小,说明锚杆的设置可以明显改善桩身的侧移。垄晓楠等利用三维有限元,将姐康德几何尺寸效应考虑其中,模拟分析了
山东建筑大学硕士学位论文域(如图 1-2 所示):Ⅰ区适用于砂土和软~硬黏土,发生的沉降变形最大沉降与基坑的最终开挖深度(H)有关,但小于 1%H;Ⅱ区和Ⅲ区的沉受坑底软土厚度和坑底抗隆起安全系数影响,最大位移为 1%~3%H。Pec地表沉降的研究成果主要是针对支护结构刚度较小的情况下,如排桩、板而且落后的施工技术使坑外土体发生的变形较大,但是该经验曲线仍然考性,特别是广泛地被应用到基坑变形初步估算中。
(a)砂土 (b)硬粘土 (c)中等硬度粘土及软粘土图 1-3 Clough&O’Rourke 地表沉降曲线对于坑底隆起变形计算,众多学者对其做过分析研究。大概在三、四十年代Tergzaghi就发现小的开挖段比大的开挖段产生的隆起变形要小;Duncun(1970)通过回弹曲线模型,用有限元的分析方法对基坑回弹变形进行了计算;日本相关规范建议采用分层总和法,即在计算基坑回弹变形量时,先对每一层土分别进行计算,再求和。刘建航[8]通过研究发现基坑隆起变形和开挖深度有关,在开挖深度较小时,坑底土体会发生竖向弹性变形,隆起变形模式呈现为坑底中部变形最大,且随着基坑开挖结束很快停止;在开挖深度较大时,坑底土体会随着基坑开挖深度的增大而发生塑形隆起变形,此时的隆起变形模式呈现为两边大中间小。Tsui[9]等通等用有限元分析的方法研究发现基坑底隆起变形最大值与开挖深度呈指数关系。
本文编号:2799055
【学位授予单位】:山东建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TU753;U456.3;U231
【图文】:
(a)悬臂式 (b)内凹型 (c)组合型图 1-1 围护墙变形形式Ou[4]等(1993)统计了 10 个台湾地区基坑工程开挖施工时发生的坑外土体沉降数据,对其进行了对比分析,总结出了基坑围护结构最大水平位移与开挖深度(H)之间的关系:大约 0.2%~0.5%H。高华东[5]、赵文[6]等对基坑开挖施工过程发生的围护结构变形进行严密监测,发现围护结构整体变形随着开挖深度的增加而增加,但是围护结构顶端位移最大,并且位移随着围护桩的入土深度的增加而减小。郭印[7]等对桩锚式支护桩的内力和变形特性进行了监测,结果表明:随着开挖深度的增加,桩身侧向位移增加,但是在锚杆设置处其侧向位移显著减小,说明锚杆的设置可以明显改善桩身的侧移。垄晓楠等利用三维有限元,将姐康德几何尺寸效应考虑其中,模拟分析了
山东建筑大学硕士学位论文域(如图 1-2 所示):Ⅰ区适用于砂土和软~硬黏土,发生的沉降变形最大沉降与基坑的最终开挖深度(H)有关,但小于 1%H;Ⅱ区和Ⅲ区的沉受坑底软土厚度和坑底抗隆起安全系数影响,最大位移为 1%~3%H。Pec地表沉降的研究成果主要是针对支护结构刚度较小的情况下,如排桩、板而且落后的施工技术使坑外土体发生的变形较大,但是该经验曲线仍然考性,特别是广泛地被应用到基坑变形初步估算中。
(a)砂土 (b)硬粘土 (c)中等硬度粘土及软粘土图 1-3 Clough&O’Rourke 地表沉降曲线对于坑底隆起变形计算,众多学者对其做过分析研究。大概在三、四十年代Tergzaghi就发现小的开挖段比大的开挖段产生的隆起变形要小;Duncun(1970)通过回弹曲线模型,用有限元的分析方法对基坑回弹变形进行了计算;日本相关规范建议采用分层总和法,即在计算基坑回弹变形量时,先对每一层土分别进行计算,再求和。刘建航[8]通过研究发现基坑隆起变形和开挖深度有关,在开挖深度较小时,坑底土体会发生竖向弹性变形,隆起变形模式呈现为坑底中部变形最大,且随着基坑开挖结束很快停止;在开挖深度较大时,坑底土体会随着基坑开挖深度的增大而发生塑形隆起变形,此时的隆起变形模式呈现为两边大中间小。Tsui[9]等通等用有限元分析的方法研究发现基坑底隆起变形最大值与开挖深度呈指数关系。
【参考文献】
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10 赵文;李慎刚;徐岩;孙海霞;;地铁基坑施工稳定性监测分析[J];岩土力学;2007年S1期
本文编号:2799055
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