隧道施工地層變形與地表建筑物的動態(tài)相互作用研究.pdf

1、隨著時代的發(fā)展和城市化進程的加速，國內(nèi)諸多城市興起修建地鐵的熱潮。城市地區(qū)建筑物密集，而進行地鐵施工不可避免會對周邊地表建筑物造成影響，甚至?xí)沟媒ㄖ锇l(fā)生嚴重破壞，喪失使用功能。隧道穿越建筑物施工過程中，核心問題是隧道-土體-建筑物的動態(tài)相互作用關(guān)系，研究三者之間的動態(tài)相互作用機理，分析其動態(tài)相互作用過程，對保護地表建筑物、確保施工全過程的安全性具有重要意義。本文采取隨機介質(zhì)理論、顆粒流分析、有限元分析等方法并結(jié)合工程案例，分析了隧道

2、施工影響下隧道-地層-建筑物的動態(tài)相互作用關(guān)系。主要工作和研究成果如下:
　　(1)基于隨機介質(zhì)理論，編制MATLAB計算程序，分別計算了單線隧道與雙線隧道開挖作用下，考慮隧道埋深、開挖斷面大小、施工過程等不同影響因素對地表沉降變形規(guī)律的影響。采用PFC2D顆粒流分析軟件，分別建立有無地表建筑物存在時的顆粒流模型，從宏觀細觀相結(jié)合的角度分析隧道開挖影響下隧道-地層-建筑物動態(tài)作用關(guān)系。分析認為，隧道開挖地層變形是從隧洞周邊逐漸擴散

3、至地表的，建筑物的存在使得相互作用關(guān)系更為復(fù)雜。
　　(2)采用有限元分析軟件ABAQUS，建立隧道-地層-建筑物相互作用的二維模型，建筑物與土體之間采用接觸連接模型，分析隧道開挖作用下三者之間的相互作用，并與沒有地表建筑物存在的情況相比較，分析相互作用關(guān)系的異同。考慮不同的穿越關(guān)系，建筑物與地層之間在隧道埋深較淺的條件下會發(fā)生離層，采用接觸模型分析三者之間的相互作用關(guān)系更為準確。
　　(3)采用有限元分析軟件ABAQUS，

4、建立隧道-地層-建筑物相互作用三維分析模型，分析不同工況下三者的相互作用關(guān)系，主要包括地質(zhì)參數(shù)、隧道穿越角度以及雙線隧道的不同開挖順序。分析表明，隧道-地層-建筑物的動態(tài)作用關(guān)系體現(xiàn)在時空維度，不同開挖步序?qū)ㄖ镂灰苾?nèi)力造成不同的影響。
　　(4)結(jié)合廈門機場路淺埋大跨隧道穿越密集建筑群工程實例，分析隧道施工中建筑物變形情況，主要分析了淺埋大跨進口段34號樓的動態(tài)變形過程，并對在實際工程施工中采取的控制地層沉降和建筑物保護措施進