某基坑开挖对临近地铁隧道影响数值模拟研究

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1、某基坑开挖对临近地铁隧道影响数值模拟研究摘要：随着地铁的不断扩展，其沿线将成为商业、住宅建筑等开发的黄金地带，因而越来越多的工程位于已运行地铁隧道旁。本文针对某基坑开挖工程实例，依据设计开挖工况，采用有限元法对基坑开挖进行数值模拟分析，分析了在不同开挖工况下临近地铁隧道的土体沉降及围护结构水平位移，分析结果表明：采用该设计方案进行基坑开挖及支护将导致临近地铁隧道产生较小的附加变形。采用有限元法对基坑开挖和支护进行可行性预判，以避免基坑开挖中存在的安全隐患，对基坑设计与施工具有实际参考意义。关键词：基坑开挖；地铁隧道；数值模拟；地面沉降TheNumericalSim

2、ulationAnalysisofPitFoundationConstructionAdjacenttoSubwayGanLu,XuYan-jian,XiaoRen-cheng,LiuLi-mengAbstract:Alongwiththeconstructionofthesubway,itsnearbyareawillbecomethegoldstripofcommercialdistriet,residentialbuilding・Moreandmoreprojectclosetometrotunnel.Combinedwithprojectexample,t

3、hesurfacesettlementofsoiladjacenttosubwayandhorizontaldisplacementofpalisadestruetureisanalyzedbasedonthefiniteelementmethodtosimulatetheexcavationindifferentdesignexcavationcondition.TheanalysisresuItsshowthat,theproposeddesignschemeofthepitfoundstionexcavationandsupportwillleadtolit

4、tleadditionaldeformationadjacenttothesubwaytunnel.HiddentroubleaboutsaftyinthepitfoundationexcavationcanbeavoidedifthepapermethodbasedonthefiniteelementSimulationisusedtoconductfeasibilityanticipationforpitfoundationexcavationandsupport.Itisofpracticalsignificancetothepitfoundationdes

5、ignandconstruction.Keywords:pitfoundationexcavation；subwaytunnel；numericalsimulation；settlement前言在寸土寸金的今天，大量兴建高层建筑和地下工程，因而带来了大规模的基坑工程，而基坑开挖对临近构筑物的影响已经逐渐成为土木工程界的热点问题之一[1][2]。对于地铁车站这样对变形要求极其严格的地下结构物，临近基坑的工程建设更是面临着严峻的考验。基坑开挖过程是基坑开挖面上卸荷的过程，由于卸荷引起坑底土体产生向上为主的位移，同时也引起围护结构在两侧压力差的作用下而产生水平向位移和外

6、侧土体位移，因此基坑开挖引起周围土层移动的主要原因是坑底土体隆起和围护结构位移[3][4]。本文以某基坑工程为背景，采用岩土工程专业有限元软件MidasGTS三维有限元分析，考虑最不利的基坑开挖工况，进行基坑开挖过程的有限元数值模拟，以了解本工程基坑土方开挖对临近地铁隧道产生的附加变形，进而分析了在不同开挖工况下临近地铁隧道的沉降及水平位移，可为设计施工提供一定的参考，并采取有效措施保证在基坑开挖施工过程中的的安全性。对深基坑施工的顺利进行及保护临近建筑物具有一定的实际意义。1.工程概况1.1概述及周边环境拟建工程地下室外墙距离地铁隧道很近（约8.445m）。基地

7、面积39293m2,建筑占地面积为25591m2,总建筑面积约为145559m2。地下两层，局部设置一层夹层，地上三层，整个项目呈三角形，拟采用桩基础。基坑挖深为12.0m。基坑面积约34616m2,周长约为890m,属于超大基坑。基坑平面示意图如图1：图1基坑平面示意图1.2工程地质及水文地质条件[5]拟建场地属漫滩相地貌单元，地下水含量丰富，地下水位埋深约1.31〜4.00m,场内存在三种类型的地下水：浅层潜水型、弱承压水型、基岩裂隙水。根据地层结构、沉积环境、野外勘探、现场原位测试，结合土工试验成果综合分析,从上到下依次为人工杂填土、素填土、淤泥粉质粘土、粉

8、砂夹粉质粘