[发明专利]一种基坑开挖引发下卧地铁隧道纵向最大位移的计算方法

说明书

本发明公开了一种基坑开挖引发下卧地铁隧道纵向最大位移的计算方法，本发明采用可考虑基坑卸载特性以及土体小应变硬化特性的HSS本构模型模拟地基土的变形行为，并将预测值和实测值对比校核、误差查找、参数优化，使得所建立的三维有限元模型可以较好的反应真实情况。本发明能够提前预测基坑开挖过程中的下卧地铁隧道纵向最大位移发展趋势，并可进一步采取有针对的变形控制措施。

技术领域

本发明具体涉及一种基坑开挖引发下卧地铁隧道纵向最大位移的计算方法。

背景技术

基坑是在基础设计位置按基底标高和基础平面尺寸所开挖的土坑。开挖前应根据地质水文资料，结合现场附近建筑物情况，决定开挖方案，并作好防水排水工作。

随着社会的发展，地铁越来越多，地铁隧道保护范围内的基坑工程也越来越多。目前国内外出现基坑与地铁相邻的施工实例越来越多，但是，地铁隧道上方的基坑工程施工实践则相对很少。

地铁隧道上方的基坑工程是高风险性工程，基坑开挖会引起下方隧道变形，从而会出现地铁隧道变形的情况，而地铁隧道容许变形极其严格，因此，提供一种基坑开挖引发下卧地铁隧道纵向最大位移的计算方法具有重要意义。

现有技术中，基坑开挖情况下，计算下卧地铁隧道纵向最大位移的方法有很多，比如，现场实测法(理论性差、规律性差，误差大)、理论计算法(理论上较完善，但是理论推导所依赖的假设难以符合现场实测，同时计算复杂，不易被一线从业人员掌握)。因此提供一种基坑开挖引发下卧地铁隧道纵向最大位移的计算方法是非常必要的。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基坑开挖引发下卧地铁隧道纵向最大位移的计算方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种基坑开挖引发下卧地铁隧道纵向最大位移的计算方法，包括以下步骤：

(1)采集施工现场工程资料，所述工程资料包括场地土层物理力学参数、基坑开挖的长、宽、深、隧道埋深、隧道几何物理参数以及施工过程中的地表沉降控制标准和隧道位移控制标准；

(2)建立基坑开挖卸荷引发下卧地铁隧道竖向变形的三维有限元计算模型；

(3)将步骤(2)得到的三维有限元模拟结果即预测值与实测值进行对比，当预测值f和实测值F吻合较好，则说明三维有限元计算模型的正确性；否则，寻找误差原因，根据原因进一步修正输入参数，直至三维有限元的预测值f与隧道实测F吻合良好；

(4)在上述三维有限元计算模型已经被验证的基础上，根据隧道埋深以及基坑-隧道不同空间位置工况下，计算隧道纵向最大变形值f；隧道纵向最大变形值f的简化计算公式为：

其中，f为隧道的最大变形值，h为隧道埋深，单位为m(米)；L为基坑的长度，B为基坑的宽度，d为基坑的深度，β为隧道-基坑交角。

进一步地，步骤(2)中，利用有限元软件PLAXIS3D建立基坑开挖卸荷引发下卧地铁隧道纵向变形的三维有限元计算模型。

进一步地，步骤(2)中，采用基坑开挖卸荷特性以及土体小应变硬化特性的HSS本构模型模拟地基土的变形行为，并进一步建立三维有限元计算模型。

本发明的有益效果是：

(1)本发明能够提前预测基坑开挖过程中的下卧地铁隧道纵向最大位移发展趋势，并可进一步采取有针对的变形控制措施。本发明的预测方法较为准确，误差较小。

(2)本发明采用可考虑基坑卸载特性以及土体小应变硬化特性的HSS本构模型模拟地基土的变形行为，并将预测值和实测值对比校核、误差查找、参数优化，使得所建立的三维有限元模型可以较好的反应真实情况。