新建地铁隧道下穿既有隧道沉降变形机理研究

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随着我国城市化水平的提高和城市人口的快速增长,为缓解交通压力并带动区域经济的发展,大中城市地铁工程建设呈加速度发展,新建地铁与既有地铁线路交叉穿越的情况日益增多,如果设计施工不当致使既有隧道结构变形过大,不仅影响既有线路的运营还会对新建线路施工安全性造成影响,严重时甚至会造成重大安全事故。本文以青岛地铁8号线青沧区间隧道下穿既有运营地铁3号线隧道为工程背景,通过理论分析、动态施工过程数值模拟研究了围岩条件、隧道开挖工法、开挖进尺等施工参数对既有和新建隧道位移和应力的影响规律,并和现场施工监测数据进行对比,主要研究内容和结论如下:(1)总结隧道近接施工的研究方法,获得近接施工影响程度的区分以及隧道近接施工的力学原理,重点对下穿工程中的影响因素进行分析。(2)以青岛地铁8号线青沧区间隧道下穿既有3号线隧道工程为依托,采用ABAQUS软件建立三维模型,模拟新建隧道的动态施工过程,主要分析了新建隧道开挖过程中既有隧道的竖向位移、水平位移、应力的变化情况。数值模拟结果表明:距离既有隧道较远的右线隧道开挖,对既有隧道的变形受力影响较小,既有隧道正下方穿过的左线隧道开挖对既有隧道产生显著影响。(3)采用ABAQUS数值模拟软件研究了新建隧道开挖工法、开挖进尺、围岩条件等施工参数对既有隧道结构的影响。揭示了采用不同施工参数对既有隧道受力变形的影响规律,基于此对既有隧道结构变形控制提出建议。(4)整理分析地铁8号线隧道下穿既有3号线隧道工程现场监测数据,分析了既有隧道结构变形随时间变形规律,并将数值模拟结果与现场实测数据进行对比分析,验证了数值分析的正确性。
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