某建筑基坑降水對(duì)其周邊地鐵隧道穩(wěn)定性影響研究.pdf

1、目前的基坑計(jì)算分析中通常是忽略了降水對(duì)維護(hù)結(jié)構(gòu)和土體變形的影響，僅考慮開挖引起的土體應(yīng)力場(chǎng)和變形場(chǎng)的變化。然而在地下水位較高的地區(qū)若進(jìn)行深基坑開挖，滲流問題是突出存在的。降水是土體和支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及穩(wěn)定性變化的誘因之一，而土體和支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及穩(wěn)定性變化又對(duì)降水起控制和指導(dǎo)作用，它們是相輔相成互相制約的。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了國(guó)內(nèi)外在基坑降水、滲流理論、降水對(duì)周圍環(huán)境影響方面的研究現(xiàn)狀；介紹了滲流的基本概念、滲流基本微分方

2、程以及傳統(tǒng)計(jì)算土體沉降的分層總和法；針對(duì)基坑降水過程中造成土體中應(yīng)力改變以及土體的沉降變形給出了理論計(jì)算公式；給出了基坑降水在土體中形成的降落漏斗曲線的方程式，并介紹了各種確定降水影響范圍的理論公式。這些理論對(duì)于分析工程中降水對(duì)周圍土體、建筑物造成的影響方面有著理論指導(dǎo)作用，并在本文建模計(jì)算過程中也做了應(yīng)用。⑵使用ABAQUS有限元軟件建模，分析地鐵隧道與降水井的水平距離d變化的條件下，基坑降水對(duì)其鄰近地鐵隧道襯砌產(chǎn)生的位移與應(yīng)力的影響

3、?？梢缘贸?，隨著距離的增加，降水對(duì)地鐵隧道的位移和應(yīng)力的影響均減小，即其他條件不變，越遠(yuǎn)離降水井，地鐵隧道應(yīng)越安全；幾種距離條件下，襯砌上的最大拉應(yīng)力值未超過鋼筋混凝土抗拉強(qiáng)度承載極限，且其位移均未超過隧道位移允許值20mm，在其他參數(shù)不變，d=13m時(shí)，由于襯砌沉降值已接近20mm，所以為了確保隧道安全，盡量控制隧道距降水井的水平距離在13m以上。⑶使用ABAQUS有限元軟件建模，分析當(dāng)基坑周圍降水井深h變化的條件下，基坑降水對(duì)其鄰近

4、地鐵隧道襯砌產(chǎn)生的位移與應(yīng)力的影響，以及對(duì)降水造成的基坑沉降量的影響?？梢缘贸?，隨著h的增加，基坑處土體沉降量增加，降水對(duì)地鐵隧道的位移和應(yīng)力的影響均增加，即其他條件不變，降水井降深越大，基坑降水對(duì)地鐵隧道以土體沉降量的影響越大；幾種降水井深度條件下的襯砌上的最大拉應(yīng)力值未超過鋼筋混凝土襯砌抗拉強(qiáng)度承載極限；當(dāng)其他參數(shù)不變，降水井深h=42m時(shí)的襯砌位移量最大，接近規(guī)定最大位移值20mm，故在本文計(jì)算條件下，盡量控制降水井深不超過42m

5、，則可認(rèn)為地鐵隧道是安全的。⑷使用ABAQUS有限元軟件建模，分析當(dāng)土體的滲透系數(shù)k變化的條件下，基坑降水對(duì)其鄰近地鐵隧道襯砌產(chǎn)生的位移與應(yīng)力的影響，以及對(duì)降水造成的基坑沉降量的影響。隨著k值的減小，降水對(duì)地鐵隧道的位移和應(yīng)力的影響均減弱，對(duì)降水后基坑的沉降影響減小，即其他條件不變，土體滲透系數(shù)越小，基坑降水對(duì)地鐵隧道及基坑處土體沉降量的影響越小。本文中滲透系數(shù)條件下最大拉應(yīng)力值未超過鋼筋混凝土襯砌抗拉強(qiáng)度承載極限；固定其他變量，當(dāng)滲透

6、系數(shù)為9E-006m/s時(shí)的隧道位移量非常接近位移允許值20mm，由規(guī)律可得，在本文的計(jì)算條件下，滲透系數(shù)不大于9E-006m/s，則可以認(rèn)地鐵隧道安全。⑸通過使用ABAQUS有限元軟件分析西安市內(nèi)一建筑物基坑在工程降水過程中對(duì)其附近地鐵二號(hào)線隧道影響的實(shí)例。得出由于降水，使得隧道襯砌主要在對(duì)應(yīng)基坑較近的中段處產(chǎn)生了最大的應(yīng)力應(yīng)變，最大拉應(yīng)力位于隧道沿長(zhǎng)度方向的中間部分的襯砌的拱頂，拱底和拱側(cè)，且呈對(duì)稱分布，在拱肩及拱腳處也有拉應(yīng)力呈對(duì)