论文总字数：30381字

摘 要

随着地铁网络遍及城市，越来越多的基坑工程位于既有地铁隧道的周边或上部。基坑开挖会对邻近地铁隧道产生不利影响，造成隧道箱体以上浮和沉降为主的变形。而群坑开挖由于群坑耦合效应会对周围环境产生不同于单坑开挖的影响。

本文以苏州地铁1号线东方之门站和星港街隧道III-7上跨段基坑工程为工程背景，采用数值模拟的分析方法，对群坑和单坑开挖条件下邻近既有地铁隧道产生的变形和位移做了如下研究：

（1）阅读相关文献，整理基坑开挖对邻近既有隧道影响的工程案例，了解国内外研究现状，为本文的研究作参考。

（2）利用有限元分析软件MIDAS GTS进行三维建模和计算工况。模拟了群坑开挖和单坑开挖两种施工方案，研究对比了两种基坑开挖方案下下部地铁隧道衬砌竖向位移，水平位移和隧道衬砌应力。

（3）通过对比群坑开挖和单坑开挖下条件下隧道变形，发现基坑开挖引起下部隧道的变形最大处主要在隧道中部，群坑开挖能减小隧道的拱顶竖向位移和水平位移平均值，但会导致水平位移的最大值区域增加，两种方案下对隧道衬砌产生的环向和走向最大压应力都小于所选取混凝土的轴心抗压强度。

（4）针对分析得到的隧道变形规律，提出基坑开挖时的保护措施和监测方案：增强地连墙边界部分强度，加固隧道与基坑之间地基土体等。

关键词：群坑开挖 既有地铁隧道 数值模拟 影响分析

Abstract

Excavation of foundation pits will have an adverse effect on the adjacent subway tunnels, resulting in deformations mainly caused by floating and settlement above the tunnel box. The group pit excavation will have different effects on the surrounding environment from the single pit excavation due to the coupling effects of the group pits.

（1）Read the relevant paper, sort out the engineering cases related to the influence of the excavation of the foundation pit on the adjacent existing tunnels, and understand the research status at home and abroad to provide reference for the study of this paper.

（2）Using the finite element analysis software MIDAS GTS for 3D modeling and calculations. Two construction plans for excavation of pits and excavation of single pits were simulated. The vertical displacements, horizontal displacements and tunnel lining stresses of the lower subway tunnels under two excavation schemes were studied and compared.

（3）By comparing the tunnel deformation under group excavation and single pit excavation conditions, it is found that the deformation of the lower tunnel caused by the excavation of the foundation pit is mainly in the middle of the tunnel. The excavation of the excavation can reduce the vertical displacement and level of the vault of the tunnel. The average value of the displacement will cause the maximum area of horizontal displacement to increase.

（4）Based on the analysis of the tunnel deformation law, the protection measures and monitoring schemes for the excavation of foundation pits are proposed. The strength of the boundary part of the reinforcement wall is reinforced, and the foundation soil between the tunnel and the foundation pit is reinforced.

KEY WORDS: pit group excavation; adjacent existing tunnel; numerical analysis; influence analysis

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1选题背景及意义 1

1.2国内外类似工程概况 3

1.3国内外研究历史及现状 5

1.3.1利用数值模拟分析基坑开挖对临近隧道影响的案例 5

1.3.2群坑开挖对临近既有隧道影响的耦合效应 6

1.4主要研究内容和技术路线 6

1.4.1主要研究内容 6

1.4.2技术路线 7

第二章 工程概况 8

2.1工程概况 8

2.1.1工程基本概况 8

2.1.2场地工程地质条件 10

2.2基坑开挖方案 11

2.2.1基坑分坑方案 11

2.2.2基坑围护方案 11

2.2.3基坑开挖顺序及施工方案 12

2.3控制标准 12

2.4本章小结 12

第三章 群坑开挖对临近既有地铁隧道的数值模拟分析 13

3.1有限元法及其在岩土工程中的应用简介 13

3.2 MIDAS GTS软件介绍 13

3.3数值模型介绍 14

3.3.1本构模型及参数选取 14

3.3.2边界条件约束及计算工况 17

3.4数值模拟结果展示及分析 17

3.4.1 群坑开挖对隧道竖向位移的影响分析 18

3.4.2 群坑开挖对隧道水平位移的影响分析 19

3.4.3 群坑开挖对地连墙水平位移的影响分析 19

3.4.4 群坑开挖对隧道衬砌应力影响分析 20

3.5单坑开挖结果分析及与群坑开挖对对比 21

3.5.1 单坑开挖对隧道竖直向位移影响分析及与群坑开挖下结果对比 21

3.5.2 单坑开挖对隧道水平向位移影响分析及与群坑开挖下结果对比 24

3.5.3 单坑开挖对隧道衬砌应力影响分析及与群坑开挖下结果对比 27

第四章 监测方案及保护措施 31

4.1监测方案 31

4.1.1监测目的 31

4.1.2监测范围及监测项目 31

4.2保护措施 33

4.2.1群坑开挖施工过程中的技术性保护措施 33

4.2.2基坑开挖规范性保护措施 33

第五章 结论及展望 34

5.1主要结论 34

5.2展望 35

致谢 36

参考文献 37

第一章 引言

1.1选题背景及意义

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