基坑开挖对邻近既有隧道的影响分析

来源 :福州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shuilinxi
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
由于城市发展过程中地铁隧道的大量建设,常出现邻近既有隧道的基坑工程施工。当隧道受到基坑开挖导致的卸荷应力,产生较大变形时,有可能出现隧道管片衬砌错动、轨道变形等情况,甚至产生严重工程事故。如何更好地评估基坑开挖对邻近隧道的影响并确保开挖过程中地铁隧道的正常运行已成为相关研究人员亟待解决的问题。本文通过数值模拟和解析解研究了基坑开挖对邻近既有隧道的影响,分析了紧邻隧道情况下,开挖过程中潜在的基坑破坏模式,并提出了预估基坑开挖引起隧道变形的影响区,提出了计算基坑开挖引起的隧道变形的理论解析方法,主要工作及创新成果如下:(1)探讨了紧邻隧道情况下基坑不同开挖步的整体失稳破坏情况,归纳总结了基坑的破坏模式。研究了不同隧道埋深、隧道与地连墙水平间距和地连墙埋深下基坑破坏模式的变化,分析了变形破坏机理及变形情况,探讨了易发生破坏的计算步。研究结果表明,潜在破坏面可分为三种形式:直线形破坏面、圆弧形破坏面、U形破坏面;随着基坑的开挖以及内支撑的建设,剪切带逐渐变为绕地连墙墙趾的深层剪切带,与隧道的交叉部分从右侧肩部逐渐向下转移到右侧腰部或右下侧近腰部;基坑破坏易发生在开挖后未设置内支撑及开挖至坑底后设置内支撑的情况下。(2)提出了用于预估基坑开挖引起旁侧既有隧道变形的影响区。以福州市某基坑工程案例为基础,模拟了围护结构最大水平位移为40mm时隧道在不同位置的变形情况。结合相关规范的控制要求,提出了基坑开挖引起旁侧既有隧道变形的影响区。影响区边界可简化为三段线,并将影响区分为:强影响区、次影响区、一般影响区和弱影响区。引入三个坐标值以表征影响区边界,分别为影响区顶部宽度、转折点深度及影响区底部宽度。将隧道变形影响区用于预估六个基坑工程引起的隧道变形,并将预测变形与实测数据进行了对比,对比结果显示两者较为吻合。(3)提出了用于计算基坑开挖引起隧道变形的新理论解析方法。为克服以往的隧道连续模型,本文采用综合考虑剪切错台变形和刚体转动变形的隧道模型,利用Pasternak地基梁模型模拟隧道与土的相互作用。利用变分法建立并求解系统的控制方程,得到了可用有限级数表示的隧道纵向变形、环间相对竖向位移、环间转角及环间剪力。通过与现场监测数据以及采用Euler-Bernoulli梁和Winkler梁计算的结果的对比,证明了该方法可用于计算基坑开挖引起的隧道变形。(4)对本文提出的解析公式进行了参数敏感性分析,探讨了不同影响因素对于本文解析解计算结果的影响。研究表明,随着埋深、隧道环的转动比例系数及隧道环数量的增大,隧道最大纵向变形、环间最大相对竖向位移、最大转角及最大剪力逐渐变小,而隧道环间等效剪切刚度和隧道环间等效拉伸刚度对计算结果的影响较小。
其他文献
自改革开放以来,我国经济快速发展,高速铁路的建设更是大大缩短了两地间的时空距离,当前我国高铁运营里程数居于全球第一。高铁这类大型人造线性工程建设及运营过城中对于沿线生态环境会造成干扰;高铁的运营带动沿线经济发展加快和城市化水平高,同时也使区域人类活动更加频繁,对于生态系统的干扰和改变加剧。本文基于多源遥感影响数据,3S和地统计学等技术对长昆高铁贵州西段土地利用/覆盖变化情况进行统计与分析,基于结果
学位
溶解有机物(DOM)在水环境生物地球化学循环和生态系统中扮演着重要角色。对于河口区、养殖区和近海区组成的近海综合养殖系统,陆海相互作用、养殖生物活动、太阳光照降解和微生物降解等多种因素作用下DOM的动态变化过程亟待研究。本文主要结合不同季节的现场观测、围隔实验和实验室培养,分析敖江河口近海养殖区溶解有机物的动态变化及控制因素,主要研究结果如下:(1)在空间分布上,有色溶解有机物(CDOM)的含量和
学位
长期以来,兽药因其能良好的抑菌作用而被广泛用于畜禽养殖行业。然而,大量研究证实,兽药进入动物体内后无法被完全吸收,大部分以动物排泄物形式排入环境中,对生物体具有潜在或慢性毒性效应,具有潜在的环境和健康风险。目前,兽药类污染物的污染防治已成为一项刻不容缓的工作。基于此,本论文采用水热法合成两种铁基催化剂,并以两种典型的兽药(诺氟沙星和洛克沙胂)为研究对象,探究非均相芬顿技术对两种不同类型兽药的降解活
学位
作为天然气的主要成分,甲烷既是一种高效、污染小的清洁能源,也是一种重要的化工原料,在工业生产和日常生活中得到了广泛应用。然而在储存、运输和使用甲烷的过程中,如果其泄漏在密闭空间则可能发生爆炸,造成重大的人员伤亡、财产损失。为了减少或避免爆炸的危害,工业设计中往往采用泄爆技术释放密闭空间中的未燃气体和燃烧产物,从而降低最大爆炸超压。泄爆是一个复杂的过程,在研究泄爆特征和设计泄爆系统时需要考虑许多因素
学位
作为新型且环保的材料,纤维素气凝胶材料因其在吸附和油水分离、隔热、生物医学等多个领域具有极大的应用前景而被广泛关注。然而,纤维素气凝胶材料作为吸附剂用于去除水中的污染物仍存在一些的缺陷,如:活性基团少,吸附位点有限,分子间氢键严重限制其反应活性,进而导致其对污染物的吸附能力有限。因此,为了提高纤维素气凝胶的污染物吸附能力,对其进行可控的物理和化学改性是必要的。本论文选择典型的医药废水污染物(双氯芬
学位
由于综合管廊兼具节约空间、减少污染、便于维修等众多优点,使其成为了保证城市化进程可持续性发展的重要工程,未来综合管廊的大力推广也将是不可避免的发展趋势。但是由于综合管廊中布置线路过多,以及综合管廊狭长的特殊结构,导致综合管廊发生火灾后存在易燃物过多、通风有限、热量不易疏散等众多问题,其火灾严重性不容忽视。本文以危险性最高的综合管廊电缆舱室作为研究对象,调查研究了综合管廊的火灾隐患、火灾危险性以及火
学位
闽东南地区广泛分布着花岗岩球状风化体边坡与花岗岩残积土二元结构边坡,现场调研表明,花岗岩残积土在土岩接触界面容易发生滑动,进而导致边坡的失稳。如何描述花岗岩球状风化体边坡及花岗岩残积土二元结构边坡的破坏机制以及稳定性评价,是目前亟待解决的关键问题。针对这些问题,本文以室内试验、理论分析以及数值模拟相结合的手段,对花岗岩残积土土岩接触面的力学特性展开研究,提出了可描述土岩接触面力学特性的接触面本构模
学位
热塑性聚氨酯(TPU)具有优异的耐磨性与加工性能、较高的化学稳定性和机械性能,在国防、交通、建筑、保健、食品等领域有着广泛的应用。然而,TPU高度易燃,在燃烧过程中会产生大量热量和有毒烟气,从而导致大量的人员伤亡和财产损失。因此,提高TPU的火灾安全性具有重要意义。研究表明,二维纳米片层材料碳化钛(Ti3C2Tx)可用于提升TPU的阻燃性能和抑烟减毒性能。然而Ti3C2Tx在TPU的应用中存在以下
学位
近年来,随着甲烷等清洁能源的广泛利用,甲烷爆炸事故层出不穷,因甲烷爆炸具有瞬时、高能、高温、高压等特性,其爆炸一旦发生,将具有极强的破坏力。为了减少该类事故带来的损失,泄爆技术在涉及甲烷运输和使用的工业设备上广泛运用。但在带有泄爆口的工业设备及容器中发生爆炸,内部超压已通过泄爆口进行了较为有效的泄放,压力对于容器造成的损伤较小,而对设备及容器本身、其内部设施和外部附属装置而言,泄爆过程中容器结构响
学位
随着全球经济一体化持续推进,各国金属矿山资源的开采深度逐年增加。未来硫化矿在采掘、装载、贮运、加工等生产环节中,其氧化自燃的安全问题将愈发突出。硫化矿氧化自燃会给矿山企业的安全生产带来巨大威胁,还将严重恶化矿井周边的生态环境,造成自燃区域内大规模矿物资源浪费。阻化剂技术是早期预防硫化矿氧化自燃的主要途径之一,其可以延缓并抑制硫化矿的氧化历程。因此,面对硫化矿山严峻的安全生产形势,开展针对硫化矿氧化
学位