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基坑开挖对既有地下隧道影响的数值分析

作　者: 李广军
导　师: 郑刚
学　校: 天津大学
专　业: 结构工程
关键词: 有限元深基坑隧道上抬位移回弹
分类号: U451
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

地铁作为现代城市的交通主要干线,其安全性非常重要,但随着城市建设发展的需要,地铁隧道在其使用阶段不可避免地会受到各种工程活动影响。地铁隧道附近建筑基坑的开挖,常常会出现基坑工程骑跨于已运行地铁区间隧道之上这一问题。基坑开挖会使坑底隧道产生显著的位移与变形,且由于基坑开挖的空间效应,位于坑底不同位置的隧道在开挖过程中会产生不同的反应。本文以天津交通枢纽工程综合配套楼基坑工程为背景,考虑土体与地下连续墙、土体与衬砌结构的相互作用等因素,利用有限元软件ABAQUS建立多个三维有限元模型,以隧道相对基坑水平位置、隧道埋深作为变量,建立对比模型,以明确这些变量对隧道变形的影响。在变形规律研究的基础上,对几种隧道加固方案进行有限元分析,最终将隧道的变形控制在允许范围内。本文还在隧道开挖三维有限元模型的基础上,对隧道轴向弯矩、剪力及隧道纵向连接螺栓强度等情况进行了分析,得到了一些有益的结果,为解决基坑工程骑跨于已运行地铁区间隧道之上这一新问题,提供了可靠的依据。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
第一章绪论  6-24
  1.1 研究背景  6-7
  1.2 基坑坑底回弹研究现状  7-8
    1.2.1 坑底回弹的空间效应  7
    1.2.2 坑底回弹的时间效应  7-8
  1.3 隧道相关课题研究现状  8-15
    1.3.1 地铁隧道开挖引起地层变位的研究现状  8-10
    1.3.2 隧道-土-桩基共同作用机理的研究现状  10-12
    1.3.3 隧道开挖施工力学研究方法发展现状  12-15
  1.4 相关经验及工程实例  15-23
    1.4.1 上海广场基坑工程  16-19
    1.4.2 天津交通枢纽工程综合配套楼基坑工程  19-23
  1.5 本文研究目的与内容  23-24
第二章基坑开挖模拟的有限元理论  24-38
  2.1 有限元基本理论  24-31
    2.1.1 有限单元法的发展概况  24-25
    2.1.2 有限单元法的基本原理和基本步骤  25-26
    2.1.3 空间8 节点等参数单元  26-31
  2.2 非线性材料的本构模型  31-38
    2.2.1 剑桥模型  31-37
    2.2.2 修正剑桥模型  37-38
第三章基坑开挖的有限元分析  38-67
  3.1 基坑开挖对隧道径向变形影响的研究  38-58
    3.1.1 模型工况简介  38-41
    3.1.2 结果分析  41-58
  3.2 基坑开挖对隧道轴向变形影响的研究  58-67
    3.2.1 模型工况简介  58-60
    3.2.2 结果分析  60-67
第四章坑底加固对隧道影响数值分析  67-75
  4.1 坑底加固  67-70
    4.1.1 土体加固的设计形式  67-69
    4.1.2 加固工艺的特点及应用条件  69-70
  4.2 隧道两侧打桩  70-71
  4.3 加固方案  71-73
  4.4 结果分析  73-75
第五章结论与建议  75-77
参考文献  77-84
致谢  84

基坑开挖对既有地下隧道影响的数值分析

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