基坑开挖对既有近距离下卧隧道影响实测分析

为研究基坑开挖施工对既有近距离下卧隧道变形的影响,结合南宁某基坑工程,论述并验证既有隧道的加固保护措施,并通过基坑施工过程中对下卧隧道的全过程监测,分析基坑开挖施工对下卧隧道的影响。结果表明：开挖阶段管片发生明显的突变上浮,靠近基坑中部区域的隧道管片变形较大;左右线上浮变形初期受开挖顺序影响很大,最终表现为卸荷量大的一侧变形较大,同时左右线隧道的变形在逐渐趋于一致;分区开挖对管片的净空收敛没有明显的抑制作用;隧道上覆土过浅时,结构浇筑会对管片产生明显的加载压缩效应。     

邻近堆载诱发既有隧道受力变形研究

地表堆载会引起邻近土体产生沉降变形,进而会对地下空间中的邻近隧道造成安全威胁。为了获得邻近既有隧道受到地表作用的影响,采用Boussinesq解获得地表堆载对邻近既有隧道的竖向附加应力,将既有隧道简化成搁置Vlasov地基模型的Euler-Bernoulli梁,引入既有隧道侧向土体影响,进一步获得隧道在邻近堆载作用下的变形响应。通过与既有工程案例数据对比分析可知：该方法理论解析与监测数据较为接近,验证了方法的可靠性;与该方法退化解析对比,本文方法更贴近工程实测数据。参数研究表明：隧道与堆载中心间距的增大会引起隧道纵向位移及内力的减小;堆载荷载的增大会引起隧道纵向位移及内力的增大;随着既有隧道刚度的逐渐增大,隧道纵向位移会逐渐减小,但会引起既有隧道内力的增大。     

隧道开挖引起上覆既有隧道受力变形解析解

为了精确且快捷地评估隧道开挖对上覆既有隧道的影响,首先基于Loganathan公式获得隧道开挖引起周围土体竖向自由位移解,然后将上覆既有隧道视为搁置在Vlasov地基模型的欧拉梁,综合考虑隧道两侧土体对既有隧道受力变形的影响,最后采用积分法获得既有隧道纵向变形解析解。案例分析结果表明：该方法计算结果与实测数据接近;与该方法的退化解析对比,该方法更贴近实测数据。进一步参数研究表明：增大地层损失率会引起既有隧道纵向位移和内力呈现线性增加的趋势;既有隧道抗弯刚度的增强会导致其纵向位移的减小,且会造成其内力增强;新旧隧道竖向距离和土体模量的增大会有效地减小既有隧道纵向位移和内力。     

某基坑开挖对既有铁路隧道的影响分析

城市中基坑的开挖常常会影响邻近已建地下工程的安全性。本文运用大型有限元分析软件ANSYS对某实际工程进行分析,考虑基坑开挖对既有铁路隧道衬砌、周边围岩以及基坑的稳定性的影响,对拟定设计的安全性作出评价。     

临近基坑开挖引起的隧道变形预测分析

随着城市地下空间开发利用的快速发展,基坑开挖对邻近隧道的影响成为工程中不可忽视的问题。文中分析了基于反向传播神经网络法(BPNN)预测临近基坑开挖引起的隧道变形。首先,基于土体的小应变特性,采用有限元软件(Plaxis 3D)数值模拟计算得到关于隧道变形的完整数据库,基于此数据库训练检测BPNN模型的准确性,并利用此BPNN模型定量分析各输入变量(隧道与支护结构相对水平距离、隧道相对埋深、支护结构的最大位移)对隧道变形的影响。最后,将BPNN预测结果与17个工程案例实测结果进行对比分析,可以看出两者具有很好的一致性,说明BPNN模型能够准确预测基坑开挖引起的隧道变形,为实际工程提供一种简便的预测方法。     

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。     

考虑残余顶推力作用时盾构下穿引起既有顶管管廊变形

针对隧道开挖引起上覆既有顶管管廊变形的工况,提出了一种可考虑顶管管廊残余顶推力的管廊竖向变形理论计算方法。第一阶段采用修正Loganathan公式解得隧道开挖引起周围土体的自由位移,把土体自由位移附加在既有管廊轴线上,第二阶段将既有管廊简化成无限长Euler-Bernoulli梁搁置在Pasternak地基模型上,同时考虑管廊轴力对其变形响应的影响,随后根据管廊两端自由的约束条件提出了隧道开挖引起既有管廊受力变形半解析解。研究结果表明：与某工程实测数据验证对比,本文方法计算结果与实测较为符合;与本文方法退化解析比较,本文方法预测结果更具有优越性。进一步参数得到如下结论：地层损失率的增大会使得既有管廊位移及其内力呈现线性增大的趋势;随着管廊直径的增大,既有管廊位移和弯矩会迅速增大,其增速也在不断增大;随着隧道开挖轴线埋深的增加,既有管廊位移和内力均会大幅度减小。     

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。     

基坑开挖引起下部地铁隧道变形控制研究

以南京上跨地铁隧道的基坑工程为背景,文章运用MIDAS GTS软件建立三维数值分析模型,对基坑施工进行全过程动态模拟,计算结果与工程监测数据基本吻合;通过理论分析和数值模拟计算得出了基坑开挖过程中影响运营隧道变形的关键因素,计算结果表明,基坑开挖不可避免地引起坑底土体发生变位,带动土体中的隧道产生位移;探讨了减少基坑开挖对紧邻地铁隧道影响的控制措施。     

基坑开挖对下方既有盾构隧道影响的数值分析

以杭州某基坑工程实例为背景,采用MIDAS/GTS有限元软件建立了三维基坑模型,研究了基坑开挖对下卧盾构隧道变形的影响以及不同加固控制措施的效果.研究结果表明:基坑开挖会引起下方隧道和基坑封底的隆起变形,封底浇筑完成后隧道隆起达到最大值(4.88mm),与实测数据4.9mm相符;在加固控制措施由简单到严格的工况下,隧道和基坑封底的隆起值呈递减趋势,表明各工况下的加固控制措施均有一定效果,其中坑外加固和坑底堆载对降低隧道隆起效果明显,钢支撑和坑底加固对降低封底隆起效果明显.     

竖井工法开挖深基坑对下卧既有隧道上浮变形的控制

基坑开挖卸荷将改变地应力平衡状态,位于基坑正下方的地铁隧道将随基底一定深度范围内土层回弹而发生上浮变形。本文结合深圳地铁11号线正上方某采用竖井工法开挖的基坑工程为例,通过建立三维有限元模型分析下卧地铁隧道随竖井开挖过程的变形规律及竖井工法保护机制。结果表明：基坑开挖对下卧地铁隧道竖向卸荷作用显著,采用竖井工法能有效减缓隧道上浮趋势,减小最终上浮量;隧道纵向变形呈双峰形态,纵向变形曲率半径未超过规定值;隧道横截面随开挖过程而发生两侧拱腰压缩、拱顶与拱底之间拉伸的变形趋势,附加弯矩随开挖卸载率增大而逐渐减小,最大附加弯矩位于拱顶附近;竖井工法能减小基底土层的扰动程度,有效抑制基底土体以及隧道围土塑性区发展深度和面积,从而有效控制下卧地铁隧道的隆起量。     

盾构隧道开挖引起既有管线的竖向变形研究

建立了基于双参数Pasternak地基模型的管线竖向变形计算方法,第一阶段采用Loganathan和Poulos提出的解析方法计算盾构隧道开挖引起的既有管线轴线位置处的土体自由位移场;第二阶段将既有管线视为Pasternak弹性地基上的无限长梁,将土体自由位移施加于管线,推导并求解了管线的平衡微分方程,得到了管线竖向位移和内力的表达式.进一步推导并求解了考虑侧向土体作用时的管线平衡微分方程,得到了更符合实际的管线变形.基于简化弹性空间法获得的地基参数,将Pasternak地基和Winkler地基的解析计算结果与数值计算结果以及工程实例监测数据进行对比验证,证明了Pasternak地基模型的优越性和本文计算方法的有效性.     

土岩组合地层基坑开挖对下卧隧道变形影响模拟分析

目的 以济南CBD中心绸带路-礼耕路站区间基坑工程为背景,探究土岩组合地层中基坑开挖对下卧隧道运营安全影响。方法 通过三维数值模拟着重分析土岩组合地层中土岩分界面上下岩土强度参数黏聚力c、内摩擦角φ和弹性模量E、土岩交界面位置、围护桩嵌固深度等变化对隧道变形的影响规律。结果 基坑开挖下卧隧道拱顶和拱底均向上浮动,拱腰向内压缩;当土岩分界面处于基坑开挖范围内时,改变土岩地层强度和刚度参数、围护桩嵌固深度、对隧道变形影响较弱;随着土岩组合地层分界面从基坑范围下移到坑底以下隧道拱顶以上以及隧道开挖范围内,隧道拱顶上浮增幅量会逐渐非线性增大,收敛变形会线性增加。结论 土岩组合基坑开挖相较于纯土层基坑开挖对下卧隧道影响显著减小,但受土岩组合设计参数影响大。     

隧道基坑开挖卸载对既有地铁的影响与变形控制

以上跨南京地铁2号线的深基坑开挖为工程背景,文章采用通用有限元软件MIDAS/GTS,建立三维模型进行开挖施工全过程模拟,分析了在基坑开挖过程中影响下穿隧道变形的原因和控制隧道变形的施工措施。通过比较数值模拟结果与现场实测数据,得出基坑开挖引起下穿隧道纵向隆起曲线呈正态分布,地铁隧道纵向隆起范围大约为基坑沿隧道方向开挖长度的2~3倍。研究结果表明,采用的施工措施可以有效控制隧道的上抬变形,相关结论和施工措施可供类似工程参考。     

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.     

基坑开挖深度对既有铁路线变形的影响分析

以某城际铁路跨既有线特大桥为工程背景,针对其主桥桥墩基础施工对既有线变形的影响问题,运用FLAC3D软件建立数值分析计算模型,从承台基坑开挖深度对既有线路的变形影响入手进行分析和探索.在既有线单侧进行基坑开挖以及双侧同时开挖两种不同施工组织下,探讨了随基坑的开挖深度增加对既有线路各个部分的变形影响及规律,得出以下结论:(1)两种开挖方式下线路各个部分的沉降量及水平位移均随基坑开挖深度的增加而增加,但是在10 m开挖深度内,均可满足规范要求。(2)采用双侧同时开挖基坑的方式,可有效减少既有路基的水平位移量,且避免两钢轨存在沉降差;但路基的总沉降值会增大,且这种开挖方式需要保证开挖进度的同步性,以避免产生偏载变形。     

竖井工法开挖深基坑对下卧既有隧道上浮的控制

基坑开挖会导致下卧隧道产生明显上浮,采用竖井工法开挖基坑可有效的控制下卧隧道的上浮。以深圳地铁11号线区间某深基坑为例,采用考虑小应变刚度特性的硬化土模型,建立隧道与基坑共同作用的三维有限元模型,对比不同控制措施对隧道的保护效果,并研究竖井开挖基坑过程中下卧隧道的上浮规律。结果表明:竖井工法开挖基坑可以较好的控制隧道上浮,开挖过程中隧道的上浮值与卸载率呈现线性关系;坑底加固对抑制基坑底部土体上浮有较明显的效果;在开挖深度较低情况下,隧道上浮与开挖深度呈线性关系,随着开挖深度增加开始向非线性关系转化;若竖井工法开挖不能满足控制要求,可考虑增加坑底加固方式控制下卧隧道上浮。     

堆载及基坑开挖作用下被动桩水平受力及变形响应

为了研究被动桩在堆载及基坑开挖卸荷作用下的水平受力及变形规律,基于三参数地基模型,提出一种被动桩受力变形响应数值计算方法.首先,基于布西奈斯克解及明德林解析解,利用复合辛普森公式进行数值积分,求解得到堆载及开挖卸荷条件下被动桩处的水平附加应力.然后,采用Kerr地基模型,建立被动桩的挠曲微分方程,并利用有限差分法得到桩...     

基坑开挖引起下方纵向斜穿地铁隧道的隆起变形分析

为研究基坑开挖对下方纵向斜穿地铁隧道的影响,通过两阶段分析法提出理论解析解。第一阶段,引入了隧道纵向夹角,考虑了隧道的纵向坡度,使用Mindlin解得到基坑卸荷作用在下方纵向斜穿隧道上的附加应力;第二阶段,将隧道视为搁置在Pasternak地基模型上的Timoshenko长梁,通过有限差分法求解出隧道隆起变形以及内力的计算式,并通过数值模拟算例进行验证,并与基于Euler-Bernoulli梁模型和Winkler地基模型的算法和传统算法的计算结果进行对比。结果表明：采用Euler-Bernoulli梁计算将低估隧道的隆起变形,采用Winkler地基计算将高估隧道的隆起变形;传统算法给出的隧道最大隆起值有10.5%的误差;传统算法给出的弯矩和剪力的最大误差分别为25.48%和30.14%。     

基坑开挖对邻近地铁隧道变形的影响分析

当地铁隧道距离基坑较近时,基坑施工会对地铁隧道的围岩应力进行重分布,并引发隧道结构产生变形及内力变化,甚至影响隧道的正常运行.文章应用三维数值分析的手段,对基坑施工过程进行三维动态模拟分析,并结合现场实际监测数据,分析基坑开挖对邻近矿山法地铁隧道的影响.分析表明,基坑施工会使邻近矿山法地铁隧道结构产生变形,但变形量非常微小,不会影响到地铁隧道的结构安全性.其现场实测数据与有限元分析结果对比反映了隧道变形的规律,可以为以后的工程提供参考.