某建筑基坑降水對其周邊地鐵隧道穩(wěn)定性影響研究.pdf

1、目前的基坑計算分析中通常是忽略了降水對維護(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)力場和變形場的變化。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介紹了國內(nèi)外在基坑降水、滲流理論、降水對周圍環(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)計算土體沉降的分層總和法；針對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。這些理論對于分析工程中降水對周圍土體、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，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，以及對降水造成的基坑沉降量的影響。可以得出，隨著h的增加，基坑處土體沉降量增加，降水對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時的襯砌位移量最大，接近規(guī)定最大位移值20mm，故在本文計算條件下，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，以及對降水造成的基坑沉降量的影響。隨著k值的減小，降水對地鐵隧道的位移和應(yīng)力的影響均減弱，對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其附近地鐵二號線隧道影響的實例。得出由于降水，使得隧道襯砌主要在對應(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)力位于隧道沿長度方向的中間部分的襯砌的拱頂，拱底和拱側(cè)，且呈對稱分布，在拱肩及拱腳處也有拉應(yīng)力呈對