城市隧道近接建筑施工的相互影响规律研究

为研究城市隧道近接建筑施工的相互影响规律,采用ABAQUS软件的动态模拟分析方法,自行编程建立能够改变隧道与建筑相对位置的参数化模型,分析相对位置(l,θ)的变化对新建隧道和近接建筑物的变形影响规律。研究表明:离建筑物底部较近的隧道受建筑物地基附加应力影响较大,在影响隧道变形的因素中起主导作用,随着距离增大,地基附加应力的影响逐渐减小,隧道的变形逐渐趋于一致;当θ一定时,建筑物A点水平和竖向位移随着距离(l)的增大逐渐减小,当θ较小时,位移变化率较小,而当θ较大时,位移变化率则较大;编制基于Matlab—ABAQUS的隧道变形有限元模拟定位程序,采用二次函数对既有建筑对邻近隧道稳定性影响的临界线进行拟合,得到对应的拟合函数。     

隧道侧方基坑对隧道上方围岩压力拱的影响

现有关于基坑开挖对邻近隧道影响研究多是从位移变形和地表沉降直接探测其影响,鲜有研究从围岩"压力拱"来分析基坑对侧方隧道上方围岩稳定性影响。基于应力路径法原理,运用ANSYS有限元数值模拟,从既有基坑对新建隧道与新建基坑对既有隧道两方面,研究基坑不同深度、不同宽度、不同基坑与隧道之间的净距3个因素分别对侧方邻近隧道及上方围岩压力拱内外边界的影响规律。结论如下:既有隧道上方压力拱内外边界受侧方新建基坑不同深度、宽度和净距的影响敏感度低于新建隧道受侧方既有基坑不同深度、宽度和净距的影响敏感度,且敏感度相差最大的影响因素是基坑宽度。引入内边界增加值Δh,用于计算隧道在基坑影响下增加的竖向均布荷载,并判定上方围岩是否成拱,重新确定隧道深浅埋高度,并列出一定参考值。该研究可为隧道邻近基坑施工时的稳定性和安全性研究提供参考借鉴。     

隧道侧方基坑对隧道上方围岩压力拱的影响分析

现有关于基坑开挖对邻近隧道影响研究多是从位移变形和地表沉降直接探测其影响,鲜有研究从围岩“压力拱”来分析基坑对侧方隧道上方围岩稳定性影响。本文基于应力路径法原理,运用ANSYS有限元数值模拟,从既有基坑对新建隧道与新建基坑对既有隧道这两方面,研究基坑不同深度、不同宽度、不同基坑与隧道之间的净距这三个因素分别对侧方邻近隧道及上方围岩压力拱内外边界的影响规律。结论如下：既有隧道上方压力拱内外边界受侧方新建基坑不同深度、宽度和净距的影响敏感度低于新建隧道受侧方既有基坑不同深度、宽度和净距的影响敏感度,且敏感度相差最大的影响因素是基坑宽度。引入内边界增加值“Δh”,用于计算隧道在基坑影响下增加的竖向均布荷载,并判定上方围岩是否成拱,重新确定隧道深浅埋高度,并列出一定参考值。该研究可为隧道邻近基坑施工时的稳定性和安全性研究提供参考借鉴。     

软土地区基坑开挖诱发邻近盾构隧道 水平位移的简化算法

为探究软土地区基坑开挖对于邻近隧道水平位移的影响,首先,分析了软土地区基坑开挖卸载引起盾构隧道水平位移的变形机理;其次,收集了国内软土地区邻近地铁盾构隧道开挖基坑的工程实例,利用随机森林算法对影响隧道最大水平位移的因素进行了重要度排序,并对影响因素进行了统计分析,提出一相对简便且方便广大工程从业人员使用的半经验公式,可直接用于隧道在邻近基坑开挖下的最大水平位移的预测.通过与所收集到文献中已发表的工程实际案例实测数据的对比,对经验公式进行了验证,验证了所提公式的准确性与适用性.参数分析表明:隧道最大水平位移随基坑开挖体量的增大近似呈对数增大,增速逐渐放缓.隧道水平位移受基坑围护结构水平位移影响较大,两者之间近似呈线性正相关.隧道最大水平位移与基坑隧道间距离呈负相关关系,当距离小于两倍开挖深度时,基坑开挖对隧道的影响较大.基于提出的公式,对基坑开挖对隧道的影响范围进行了分区,结果可为类似工程提供一定的理论指导.     

旁侧基坑开挖对超大直径盾构隧道变形影响分析

密集城市区近接基坑工程易引发超大直径（>15 m）盾构隧道变形、结构开裂及渗漏水.当前超大直径盾构隧道建设处于起步阶段,基坑影响下隧道变形响应规律不明,合理的影响分区匮乏.本文采用有限元软件建立超大直径隧道旁侧基坑开挖的三维有限元模型,分析超大直径隧道的结构变形响应机制,并探讨隧道埋深、隧道-基坑间距、基坑开挖深度等因素影响规律.结果表明,基坑开挖引发地层朝向基坑的“鼓肚子”水平位移和“勺子”状竖向位移;与小直径隧道相比,超大直径盾构隧道表现出较小的纵向变形和较为显著的横向变形;隧道变形随隧道-旁侧基坑围护结构距离增大而减小、随埋深增大先增大后减小、随基坑开挖深度的增大而增大.通过基坑开挖深度归一化后,隧道最大变形与隧道-基坑间距可用指数函数高精度拟合.提出归一化后的影响分区图,为实际工程超大直径隧道结构保护提供重要的参考.     

深大基坑开挖对邻近建筑物及隧道的变形影响

以天津地铁邻近的某广场深基坑工程为背景,基坑东西两侧的围护结构采用邻近建筑物的地下室连续墙,基坑下部有地铁隧道穿越。基坑开挖对邻近既有建筑物和地铁隧道产生变形影响,采用有限元软件MIDAS/GTS进行数值模拟。计算结果表明,采用既有建筑地下室侧墙作为基坑围护结构,基坑开挖对该建筑沉降量和倾斜影响较小;开挖对隧道侧向位移影响较大,而对隧道轴向位移影响可以不计,隧道总位移量不影响正常使用。合理利用周围既有建筑物,地下室永久结构作为基坑临时支护结构,能够节约资源和降低成本。     

开挖卸荷引起地铁隧道位移预测方法

目前越来越多的基坑工程位于已建地铁隧道之上或两侧 .近距离基坑开挖土体卸荷势必引起隧道的位移变化 ,因此如何预测和控制隧道变形、确保隧道使用安全日趋重要 .为此研究了处于软土基坑之下的地铁隧道的位移变化规律 ,分析了基坑工程中时间、空间效应对隆起的影响规律 ,提出了时间、开挖宽度影响系数 ,推导出考虑基坑施工影响的隧道位移变形的实用计算方法     

深基坑开挖时隔离桩位置对邻近既有地铁隧道的变形分析

深基坑开挖时周围土体的卸荷作用将引起邻近既有地铁隧道的变形,对其正常使用产生影响,隔离桩的位置控制隧道变形的效果值得研究。基于杭州市某房建地下室基坑工程采用隔离桩保护邻近既有地铁隧道的工程案例,采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,建立二维模型对隔离桩在不同位置条件下隧道的变形进行了分析。研究结果表明:基坑开挖最终引起隧道下沉约3.1 mm,隧道向靠近基坑方向水平位移约1.7 mm,数值模拟计算结果与现场实测数据的相关规律吻合;隔离桩距离隧道越近,基坑开挖对既有地铁隧道变形的影响越小。     

开挖卸荷引起地铁隧道位移的预测方法

目前越来越多的基坑工程位于已建地铁隧道之上或两侧,近距离基抗土体卸荷势必引起弹道的移变化,因此如何预测和控制隧道变形、确保隧道使用安全日趋重要,为此研究了处于软土基坑之下的地铁隧道的位移变化规律,分析了基坑工程中时间、空间效应应对隆起的影响规律,提出了时间、开挖宽度影响系数,推导出考虑基坑施工影响的隧道位移变形的实用计算方法。     

明挖卸荷引起桩侧摩阻力作用下的地铁隧道竖向变形计算

为研究基坑明挖卸荷时复合地基中桩侧摩阻力对下卧地铁隧道竖向变形的影响,基于Mindlin应力解,推导得到复合地基中桩的侧摩阻力作用下地铁隧道的总竖向附加应力,利用双面弹性地基梁模型和两阶段分析方法,计算得到地铁隧道总竖向位移,并与前人理论计算结果、实测数据对比验证。最后,分析桩形状、桩截面面积、以及不同区域桩长度、间距的改变对桩侧摩阻力引起地铁隧道竖向位移的影响。结果表明:无论桩参数如何改变,复合地基中桩侧摩阻力对隧道竖向位移的影响范围始终不变,约为1. 1倍基坑纵向长度;材料用量相同的方桩与圆桩相比,方桩可更有效地控制下卧地铁隧道竖向变形;适当地增大隧道斜上方的桩长度,可使其更有效地控制地铁隧道竖向变形;隧道正上方的桩间距存在一个合理的取值范围;适当减少桩纵向间距比减少桩横向间距可更有效地控制下卧地铁隧道竖向变形。     

地铁隧道施工诱发桩基变形的数值仿真分析

利用数值分析软件ANSYS建立弹塑性有限元模型;考虑位于区间隧道轴线不同位置的邻近桩基及不同桩长情况,对区间隧道施工诱发邻近桩基的变形进行数值仿真试验分析,同时分析隧道开挖后土体与桩体参数等因素对邻近桩基变形的影响。数值仿真试验结果表明：地铁隧道开挖后桩体发生倾倒变形,桩端与洞轴线的相对位置及桩端土性对桩基变形有明显的影响,有桩侧隧道周围向洞内的水平位移比无桩侧的水平位移小,且随桩长增加,两者差别增大。     

基坑开挖对邻近盾构地铁隧道变形机制研究

基于Mindlin理论对基坑降水开挖诱发邻近地铁隧道的应力应变及沉降进行理论研究。在结合逆作基坑实际开挖工况条件下,采用MIDAS/GTS大型三维有限元软件分析了基坑考虑不同降水情况下邻近盾构地铁隧道变形情况,并对不同模拟方案结果进行对比。结果表明,地铁隧道结构模拟结果合理,考虑降水情况下坑外土体的附加变形要比基坑开挖卸荷作用引起的土体变形大得多,抵消了隧道上抬变形趋势,使隧道产生了偏向基坑方向的变形,变形量值也大得多。     

双基坑开挖对邻近隧道结构变形影响分析

通过建立三维有限元数值模型,分析了双基坑开挖不同施工阶段对已有隧道变形的影响.结果表明:双基坑与邻近隧道平行布置时,隧道会发生较大变形,其水平最大位移比垂直布置时的大10%,且后开挖基坑造成的隧道位移较先开挖基坑变形大7%左右;双基坑与隧道垂直布置时,远隧道基坑开挖对隧道影响极小,隧道变形主要由近隧道基坑开挖决定.针对上述水平布置和垂直布置工况均发现,隧道一侧双基坑开挖施工对隧道的水平位移影响较大,竖向位移约为水平位移的1/10.隧道本身在竖直方向变形为上下向中心挤压,隧道在水平方向上有指向基坑的侧移,同时隧道本身的变形为中心向两侧拉伸,且在开挖基坑中心位置对应处隧道的位移与变形最为明显.     

紧邻既有结构的深基坑受力变形特性分析

基于考虑土体排水条件的摩尔库伦本构模型,采用有限差分软件FLAC3D建立准三维数值模型,模拟了有无邻近地下结构的基坑开挖过程并进行对比分析,得到了邻近地下结构深基坑的围护结构的受力变形特性.进一步研究了基坑围护结构土压力分布和水平位移与基坑和地下结构间距的关系,揭示了地下结构对邻近基坑围护结构受力变形影响的机理.结果表明,地下结构使坑间土体产生土拱效应而减小邻近基坑围护结构的变形;围护结构最大水平位移随着坑间距减小呈非线性减小;间距的变化会影响坑内外土体的变形受力;既有地下结构与邻近基坑的临界间距为1.5倍开挖深度.     

基于渗流应力耦合的基坑开挖受力特性及其对邻近地铁隧道的影响

基于流固耦合理论,采用修正摩尔库仑本构关系,建立三维仿真模型,分析渗流特性、基坑开挖过程、不同降水速度下基坑施工特性以及其对邻近地铁的影响,并与实际监测结果进行对比分析。研究结果表明:土体渗流呈现空间差异性与时间差异性;基坑内降水速度对基坑外侧的地层变形影响较小;随开挖深度增大,土体位移增大,排桩水平位移总体上大于竖向位移;应力集中造成的基坑角部弯矩较大,在工程实践中应设置角部支撑分散应力集中产生的不利影响;锚固单元体系安全系数可满足设计要求;地铁区间隧道形状呈扁平状的椭圆形发展,隧道顶部及左右侧腰部受力较大,在设计施工中应进行配筋等加强处理;基坑开挖降水引起的左线隧道附加弯矩整体上明显大于右线隧道的附加弯矩;地铁隧道最大弯矩发生在左线地铁隧道中部靠近基坑位置;考虑流固完全耦合分析的计算结果与现场实测结果接近。     

综合管廊深基坑施工对邻近桥梁的影响

为了解综合管廊基坑施工对邻近桥梁的影响规律,以平潭某区间段管廊深基坑为研究对象,采用PLAXIS 3D岩土有限元分析软件建立三维数值模型,模拟综合管廊深基坑开挖回填,分析围护结构、周边土体变形以及桥桩和桥台的响应情况。结果表明:在桥台影响范围内,地层变形和围护墙侧移明显高于其他部位;越靠近管廊基坑的桥台及桥桩附加位移越大,桥台侧移和沉降极值约为4.00 mm;桥桩水平方向都是朝基坑内移动,在基坑开挖及管廊施工过程中,其竖向主要表现为上浮,随着基坑回填才缓慢发生下沉;邻近的桥台及桥桩位移随基坑围护桩桩长减小而增大,总体上管廊基坑开挖对邻近桥梁引起的位移变化不大。通过对管廊基坑的监测数据分析,表明数值模型可靠,基坑总体上安全稳定,邻近桥梁有足够的安全度。     

基坑开挖引起的下卧隧道隆起变形及计算深度研究

目的基于弹性理论,采用二阶段法,研究基坑开挖对下卧隧道竖向隆起的影响.方法首先基于Boussinesq解与土体e-lgp模型、Mindlin解与土体e-lgp模型,采用分层总和法计算出隧道轴线处由于基坑土体开挖引起的土体位移,然后将土体位移作为被动荷载,作用于被动状态的弹性地基梁模型得到隧道竖向位移,结合4个实例确定合理的计算深度.结果基坑开挖引起的坑底土体隆起位移可以用高斯曲线来拟合;基于Boussinesq解的基坑隆起位移,计算深度宜取隧道轴线以下,基坑开挖深度的0.89倍;基于Mindlin解的基坑隆起位移,计算深度宜取隧道轴线以下,基坑开挖深度的0.72倍.结论基于弹性理论,采用二阶段法计算基坑开挖引起的下卧隧道隆起变形是合理的,基于Mindlin解的计算结果更符合隧道隆起的规律.     

基坑开挖对邻近既有隧道变形的影响

以某深基坑项目为例,利用小应变硬化模型对基坑开挖全过程进行模拟计算,结合坑外土体三维应力和隧道位移监测结果,研究基坑开挖对邻近既有隧道变形的影响。结果表明：土体三维应力和隧道变形计算结果与实测数据基本吻合,说明了计算模型的可靠性;基坑开挖引起围护结构向基坑方向最大偏移量为25.8 mm,引起邻近基坑地表最大沉降量为17.7 mm;基坑开挖引起左线隧道向基坑方向最大水平位移约为2.3 mm,向深度方向最大位移约为1.3 mm,与实测值基本吻合,符合规范要求;左线隧道管片最大轴力约为680 kN,最大弯矩约为58 kN·m,隧道砌筑管片能够满足强度要求;基坑外不同位置的隧道在基坑开挖期间均向基坑方向偏移,竖向位移表现为上浮。     

相邻双基坑开挖相互影响二维性状分析

以某实际相邻双基坑工程为原型,利用PLAXIS建立相邻基坑开挖的二维模型,采用HS土体本构模型,分析相邻基坑同步开挖对土体位移、支护结构变形与内力的影响;考虑不同开挖工序和不同基坑间距,分析相邻基坑开挖的影响范围和基坑支护结构在不同开挖工序下的变形特征.对相邻基坑同步开挖下的支护结构位移进行了实测.结果表明,邻近基坑开挖卸荷对基坑间土体沉降、坑底隆起、坑外地表沉降、支护结构内力与变形等产生明显影响.相邻基坑间距、开挖顺序和支护方式是其主要影响因素.     

考虑剪切变形下隧道开挖引起邻近桩基水平向响应简化分析

隧道开挖引起邻近桩基的变形影响理论研究都将桩基简化成Euler-Bernoulli梁搁置在传统的Winkler地基模型和Pasternak地基模型上,忽视了桩基变形时桩基自身剪切变形的影响。基于两阶段分析法,采用Loganathan公式计算隧道开挖引起邻近土体自由位移场,再将桩基简化成可考虑剪切变形的Timoshenko梁放置在Kerr地基模型上,建立桩基水平方向受力平衡方程,结合桩基两端约束条件,获得邻近桩基的水平位移及其内力半解析解。随后考虑群桩间土体遮拦效应,进一步获得隧道开挖对邻近群桩的变形影响。通过与工程实测数据及有限元模型计算结果对比,验证了本文方法的合理性。研究结果表明：邻近群桩水平位移及其弯矩随着地层损失率增大而线性增大;隧道埋深增大会引起邻近群桩水平位移减小,桩基弯矩峰值在隧道埋深较大时明显减小;桩隧间距增大会引起邻近群桩水平位移及其内力减小,其减小速率逐渐变缓。