基坑開(kāi)挖時(shí)鄰近既有隧道的力學(xué)響應(yīng)規(guī)律研究.pdf

1、隨著地面與地下空間的綜合開(kāi)發(fā)利用日愈增多，越來(lái)越多的基坑工程鄰近既有的地鐵隧道，基坑工程與地下隧道之間的沖突日愈突出，已成為城市建設(shè)中的焦點(diǎn)問(wèn)題。基坑開(kāi)挖必然引起周?chē)馏w的移動(dòng)，導(dǎo)致地鐵隧道產(chǎn)生附加的內(nèi)力和變形，嚴(yán)重影響地鐵隧道的安全。在這種復(fù)雜環(huán)境條件下，如何正確預(yù)測(cè)基坑開(kāi)挖引起的隧道變形和內(nèi)力是一項(xiàng)急需解決的重要課題。本文以教育部長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目“山區(qū)巖土工程”（項(xiàng)目編號(hào)：IRT1045）為依托，采用理論分析、模型

2、試驗(yàn)和數(shù)值模擬等方法針對(duì)基坑開(kāi)挖時(shí)鄰近隧道的力學(xué)響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行了較為深入的研究，論文的主要研究工作包括:
　　①收集和統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)16個(gè)鄰近既有隧道的基坑工程案例，采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法，將基坑工程概況、基坑與隧道之間的相對(duì)距離、支護(hù)結(jié)構(gòu)、坑內(nèi)加固、時(shí)空效應(yīng)及地下水等影響因素進(jìn)行歸類(lèi)，系統(tǒng)分析和總結(jié)深基坑開(kāi)挖引起鄰近隧道的變形特性；
　?、诨诘刃偠冗B續(xù)模型原理，提出采用 Mindlin解計(jì)算基坑開(kāi)挖坑壁所引起的水平縱向附加應(yīng)力以及坑

3、底所引起的豎向附加應(yīng)力，將計(jì)算過(guò)程劃分為兩個(gè)階段，考慮坑壁釋放的附加應(yīng)力，然后將既有隧道結(jié)構(gòu)看作Winkler彈性地基無(wú)限長(zhǎng)梁，再將水平與豎向附加應(yīng)力分別施加于隧道結(jié)構(gòu)上，最后求得隧道水平與豎向的縱向位移和內(nèi)力，從而初步評(píng)估基坑開(kāi)挖對(duì)地鐵隧道的影響程度；
　?、弁ㄟ^(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)，調(diào)整基坑與鄰近隧道之間的相對(duì)水平及豎向距離，分析基坑開(kāi)挖對(duì)已有隧道彎矩、土壓力與內(nèi)徑的作用機(jī)理，研究在基坑開(kāi)挖過(guò)程中鄰近隧道內(nèi)力與變形的變化規(guī)律；

4、　　④基于拉格朗日有限差分方法，詳細(xì)地推導(dǎo)了 HS硬化土模型在 FLAC3D中的增量迭代計(jì)算格式。依據(jù)FLAC3D所提供的二次開(kāi)發(fā)程序接口，利用VC++程序語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了計(jì)算過(guò)程，并編譯成動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件進(jìn)行加載和調(diào)用。通過(guò)試驗(yàn)實(shí)測(cè)進(jìn)行比較，驗(yàn)證了二次開(kāi)發(fā)模型的正確性與合理性；
　?、莶捎们懊骈_(kāi)發(fā)的HS硬化土模型，根據(jù)基坑開(kāi)挖對(duì)已有隧道影響的模型試驗(yàn)，建立數(shù)值計(jì)算模型，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)一步分析基坑開(kāi)挖對(duì)已有隧道的影響。最后針對(duì)某