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基坑开挖引起下卧地铁隧道变形的简化计算方法

2021-04-02邱居涛欧孝夺龙团元侯凯文赖增任

铁道学报 2021年10期
关键词:有限元变形模型

江 杰,邱居涛,欧孝夺,龙团元,侯凯文,赖增任

(1.广西大学 土木建筑工程学院, 广西 南宁 530004;2.广西大学 工程防灾与结构安全教育部重点实验室,广西 南宁 530004;3.广西大学 广西防灾减灾与工程安全重点实验室,广西 南宁 530004)

近年来,随着城市地铁建设的大规模发展,在既有地铁线路上方建造的商业建筑也随之增多。基坑施工通常先于主体结构施工,基坑开挖难免会对周围土体产生扰动,导致下卧隧道纵向不均匀变形、地下水渗漏、轨道脱离等。因此,确保地铁隧道结构稳定和运营安全尤为重要。

为了研究下卧隧道在基坑开挖卸荷下的变形响应,在试验研究方面,张玉伟等[1]、姚爱军等[2]利用模型试验研究了上方基坑开挖卸荷-加载作用下地铁盾构隧道的变形特征及围土压力分布规律。对于计算分析方法而言通常有两种,第一种是数值模拟,Dolezalova[3]、Xiao等[4]、Huang等[5]和郑刚等[6]使用FEM模型分析基坑开挖引起的隧道变形规律,并针对不同的影响因素进行了模拟。但该方法建模复杂且计算耗时。第二种为两阶段分析法,第一阶段根据解析解得到基坑开挖卸荷引起的土体附加应力,第二阶段假设基于弹性均质地基模型计算由于附加应力导致的隧道变形,相关学者对此已经进行了大量的研究[7-12]。但既有研究均假定施工场地为均质土体,而在实际施工过程中,不同土体之间差异性较大,土体的成层性不可忽略。此外,土体并非由一系列独立弹簧所组成,在外荷载作用下,土层相互之间存在剪切变形,以往研究将隧道搁置于Winkler地基模型中,仅考虑地基基床系数对隧道变形的影响是存在缺陷的。……

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