论文题目：基坑开挖对邻近隧道变形影响及控制分析
摘要：近年来,地铁隧道的出现较好地缓解了城市交通拥堵现象,各大城市的建设热潮如雨后春笋般兴起。同时,大量基坑工程地处隧道周边,导致地铁隧道会出现基坑邻近施工情况的发生,而基坑卸荷必然会对邻近地铁隧道造成不利影响。因此,分析基坑开挖对邻近隧道的影响,对地铁隧道的安全运营具有重要意义。本文以基坑开挖变形机理及隧道变形机理等理论为基础,依托合肥市某深基坑邻近地铁3号线区间隧道工程为背景,通过数值模拟法和现场实测法,总结了基坑开挖对邻近隧道区间位移的影响,并采用控制变量法,分析了不同围护结构厚度、不同内支撑刚度、不同基坑开挖方式以及隔离桩的位置、桩长、桩径对邻近隧道位移的控制效果。主要研究的内容和成果如下:（1）对基坑开挖引起邻近隧道变形的国内外现状进行归纳,并总结出基坑开挖变形和隧道变形的相关机理以及现有隧道变形的控制措施。（2）地表沉降主要集中在基坑周围,坑角处沉降量较小,最大值发生在距基坑边缘11m处,即0.68H（H为基坑开挖深度）;地表沉降影响范围为2H,超过影响范围内的地表沉降值较小,整体变形形式表现为“凹槽形”;围护结构水平位移主要发生在桩身上部,最大值位置发生在距围护结构顶端7m处,即0.43H,整体变形形式沿深度方向表现为“复合形”。（3）随基坑卸荷量的增加,隧道水平及竖向位移表现出明显增大趋势,最大位移分别发生在隧道左拱腰和拱顶的中间位置处,且基坑卸荷量对隧道水平位移影响较大;受基坑开挖范围的影响,隧道的水平及竖向位移均呈现“正态分布”变形形式,在开挖范围内隧道位移增长速度较快,变形量较大,在开挖范围外隧道位移增长速度较慢,变形量较小。将数值模拟结果与实际监测结果对比,发现两者在数值大小及变化趋势上基本相同,说明本文建立的模型可反映出基坑开挖对邻近隧道位移变化情况。（4）采用单一控制变量分析得出:围护结构厚度对隧道变形控制较弱,从0.5m增加到1.5m时,隧道最大水平及竖向位移分别减小了12.7%和7.6%;支撑刚度增加对隧道的水平位移控制较好,对隧道竖向位移控制效果不明显,支撑截面尺寸从0.4m×0.4m增加到1.0m×1.0m时,隧道最大水平及竖向位移分别减小了19.06%和9.54%;基坑采用分区开挖时,宜先开挖远离隧道侧的土体,隧道最大水平及竖向位移可分别减少33%和39.4%;坑外采用隔离桩加固,宜将隔离桩设置在近隧道一侧,与无隔离桩工况相比,隔离桩设置在距隧道2m处,隧道水平位移可减小30%;增加桩长和桩径均能减小隧道的水平位移,但桩长的控制效果要强于桩径,桩长从16m增加到26m,隧道水平位移可减小26.4%;桩径从0.6m增加到1.4m,隧道水平位移可减小15.6%。图[47]表[9]参[58]
关键词：基坑开挖;地铁隧道;数值模拟;变形;控制措施
学科专业：工程硕士（专业学位）
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 基坑开挖对邻近隧道影响的研究现状
1.2.1 理论分析法
1.2.2 数值模拟法
1.2.3 模型试验法
1.2.4 现场实测法
1.3 研究现状综述
1.4 研究内容及技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
第二章 基坑及邻近隧道变形的机理分析
2.1 基坑变形机理分析
2.1.1 坑底隆起
2.1.2 围护结构变形
2.1.3 地表沉降
2.2 基坑施工引起邻近隧道变形机理分析
2.3 基坑开挖引起隧道变形机理分析
2.3.1 隧道变形特征
2.3.2 基坑开挖引起隧道的应力
2.3.3 基坑开挖引起隧道的变形
2.4 基坑开挖引起隧道变形的控制方法
2.5 本章小结
第三章 Midas GTS NX数值模拟分析
3.1 工程概况
3.1.1 基坑工程简介
3.1.2 工程地质条件
3.1.3 水文地质条件
3.2 模型的建立
3.2.1 Midas GTS NX软件简介
3.2.2 基本假定
3.2.3 模型的基本概况
3.2.4 施工工况模拟
3.3 计算结果与分析
3.3.1 周边地表沉降分析
3.3.2 围护结构深层水平位移分析
3.3.3 邻近区间隧道位移分析
3.4 本章小结
第四章 监测与模拟对比分析
4.1 监测的目的与原则
4.1.1 监测的目的
4.1.2 监测的原则
4.2 监测方面相关准备
4.2.1 监测方法及监测点布置
4.2.2 监测频率及监测报警值
4.3 数值模拟结果与监测结果对比分析
4.3.1 地表沉降对比分析
4.3.2 围护结构深层水平位移对比分析
4.3.3 邻近区间隧道位移对比分析
4.4 本章小结
第五章 基坑开挖对邻近隧道变形影响控制分析
5.1 支护体系对隧道变形的影响
5.1.1 围护结构厚度对隧道变形的影响
5.1.2 支撑刚度对隧道变形的影响
5.2 基坑开挖方式对隧道变形的影响
5.3 隔离桩对隧道变形的影响分析
5.3.1 隔离桩位置对隧道变形的影响
5.3.2 隔离桩桩长对隧道变形的影响
5.3.3 隔离桩桩径对隧道变形的影响
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果