暗挖地铁车站对邻近建筑物影响分析

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1、暗挖地铁车站对邻近建筑物影响分析案例说明目前针对土体开挖引起地面沉降的主要研究方法有空间预测方法、时间预测方法及位移反分析法。空间预测就是要确定地面沉降量的大小及其在空间中不同位置的分布情况。在我国城市地铁隧道施工引起地面沉降的研究及工程领域中，随机介质理论法和Peck法是两种应用比较广泛的分析预测方法。Peck法是R.B.Peck在大量实测资料分析的基础上提出来的隧道地面沉降量预测方法，该方法认为地面沉降槽的横断面大致遵循正态分布曲线规律，其关键参数为沉降槽宽度和最大沉降量，其中沉降槽宽度是指隧道中心线到沉降曲线拐点的水平

2、距离。本文采用GEO5隧道开挖地层损失分析模块，采用Peck沉降预测方法，对暗挖地铁车站引起的地表沉降及对邻近建筑物造成的不良影响进行计算分析。工程概况本案例为三拱立柱式车站，拱顶距地表15m。车站从地表某建筑物中下方穿过，建筑物宽40m，埋深5m。平均建筑荷载为200kN。图1为车站横断面。图1三拱立柱式车站断面图场地地层分布及土层物理性质如表1所示。表1土层参数表厚度重度内摩擦角黏聚力土层（m）γ（kN/m3）φ（°）c（kPa）素填土1.018.522.02.0黏土4.018.617.017.0粉质黏土10.018.2

3、25.025.0砂土15.019.5400验算操作流程分析设置在【分析设置】界面中，选择“经典理论”分析方法，经典理论选择“Peck”理论，沉降槽形状选择“Gauss曲线”，反弯点计算系数设置为2.50。图2分析设置建筑物在【建筑物】设置界面中定义建筑物位置。点击“添加”按钮，在弹出的设置窗口中将坐标x1设置为0.0m，x2设置为40.0m，高度v为10.0m，深度h为5.0m。图3建筑物位置设置剖面土层在【剖面土层】设置界面中添加三条地层线，各地层线的Z坐标分别为1.0m、5.0m、15.0m，这样便定义了四个土层。图4添

4、加地层线岩土材料在【岩土材料】设置界面中添加岩土材料，点击按钮，在弹出的设置窗口中参照表1进行参数设置。采用同样的方法添加完所有的土层材料。图5添加岩土材料指定材料在【指定材料】设置界面中将刚刚添加的岩土材料指定给对应的土层。选择岩土材料图例，然后在显示窗口中点击要指定的土层。也可以在地层列表中通过下拉菜单选择与土层对应的岩土材料。图6指定岩土材料截面尺寸在【截面尺寸】设置界面中添加隧道。点击添加按钮，在弹出的设置窗口中设置尺寸等参数。具体参数请参照图7。图7中间隧道设置参数采用同样的方法分布添加左右两侧隧道。具体参数请参照

5、图8和图9。图8左侧隧道设置参数图9右侧隧道设置参数验算结果分析沉降分析在【分析】界面中查看沉降计算结果。在这里不仅可以查看地表沉降计算结果，也可以查看某一深度地层的沉降计算结果。在沉降分析位置中选择“地表”，点击“沉降”按钮即可在图形窗口中绘制地表沉降槽曲线图。点击“图表”按钮即会在图形窗口中绘制沉降、水平变形、水平拉应变及沉降梯度图表。从分析结果可以看出地表最大沉降为31.3mm，最大水平变形为14.0mm，沉降槽长度为58.62m。图10地表沉降槽图11计算图表建筑破坏分析在【破坏】界面中查看隧道开挖对地表建筑物的不良

6、影响。分析面板中添加四个分析类型，在分析1中将破坏类型选择为“张裂缝”。图12张裂缝破坏分析设置在图形窗口中详细绘制了建筑物各部位可能的破坏风险。可以看到建筑物局部水平拉应变较大，存在较小破坏的风险。图13张裂缝破坏分析在分析2中将破坏类型选择为“沉降梯度（差异沉降）”。在图形窗口中可以查看沉降梯度可能引起的建筑物破坏风险。结果显示建筑物局部沉降梯度小于1/300，存在发生较小破坏的可能。图14沉降梯度破坏分析在分析3中将破坏类型选择为“相对挠度”。在图形窗口中可以查看最大隆起相对挠度和下沉相对挠度的位置和大小。图15相对挠

7、度分析在分析3中将破坏类型选择为“建筑物局部”，可以对局部建筑物的破坏进行分析。将坐标x1和x2分别设置为0.0m和20.0m，在结果窗口中可以查看所有破坏类型的计算结果。图16建筑物局部破坏分析至此，地铁车站开挖引起的地表沉降及对地表建筑物可能产生的破坏类型就分析完成了。