随着隧道工程的日益发展，地下隧道在现代生活中起到至关重要的作用，虽然现在隧道技术已经日趋成熟，但隧道开挖仍然会对地表土层产生扰动，导致土层地基的沉降，引起对地表建筑的位移。本文主要依靠文献查阅、多种数值模拟模型计算结合研究隧道开挖对天然地基的变形影响。通过总结数值模拟结果，分析隧道开挖引起地基变形的变形规律。研究的主要内容及结论包括研究隧道埋深位置情况下，隧道开挖对土体变形的影响。结果表明隧道埋深越深，土体顶部沉降越大。研究衬砌刚度不同的情况下，隧道开挖对土体变形的影响。结果表明生死单元法中，衬砌刚度值大小在一定数值内越大土体沉降越小甚至会隆起，但刚度值超过一定的数值后土体仍然会沉降；应力折减法中是衬砌刚度值越大，土体沉降越小。研究土体弹性模量不同的情况下，隧道开挖对土体变形的影响。结果表明土体弹性模量越大，土体顶部沉降越小。4、研究衬砌内方向应力大小不同的情况下，隧道开挖对土体变形的影响。结果表明应力折减法模型中，衬砌内方向应力折减后的值越大，土体顶部沉降越小。应力折减系数从40%增加到50%时，土体表面沉降变化率为16.45%；应力折减系数从40%增加到67.6%时，土体表面沉降变化率为45.89%。将数据与生死单元法比较，当应力折减系数为40%，土体沉降值变化趋势与生死单元法相近，所以最佳应力折减系数为40%。关键词 隧道开挖，数值模拟，控制变量，土体变形
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景和研究意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 研究目的 5
1.4 研究思路 5
1.4.1 研究内容 5
1.4.2 研究方法 6
2 隧道开挖对天然地基的变形影响有限元分析 6
2.1 Abaqus数值模拟概述 6
2.2 有限元模型建立 7
2.2.1 模型概况 7
2.2.2 两种隧道开挖方法 9
2.3 计算结果分析 9
2.3.1 生死单元法 9
2.3.2 应力折减法 14
3 隧道开挖对天然地基的变形影响参数分析 19
3.1 数值模拟方案 19
3.1.1 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: #351916072# 
生死单元法 19
3.1.2 应力折减法 19
3.2 生死单元法模型计算结果及分析 20
3.2.1 隧道埋深不同的影响及分析 20
3.2.2 衬砌刚度不同的影响及分析 24
3.2.3 土体弹性模量不同的影响及分析 28
3.3 应力折减法模型计算结果及分析 33
3.3.1 应力折减值不同的影响 33
3.3.2 衬砌刚度不同的影响 37
3.3.3 土体弹性模量不同的影响 41
结论与展望 46
主要结论 46
研究展望 46
致谢 48
参考文献 49
1 绪论
1.1 研究背景和研究意义
随着我国国民经济的快速发展，城市化水平的快速推进，社会现代化水平越来越高。伴随着交通建设水平的迅速发展，城市交通建设也逐渐从地上深入到地下，隧道的发展让地下交通水平逐步提升，以后地下隧道必将逐渐普及，隧道交通将成为社会发展的一个必然趋势。
城市隧道开挖基本采用明挖法施工，由于隧道施工过程中土体地质复杂、地表建筑繁多，周边环境敏感等问题，如果隧道开挖对天然地基产生过大的变形影响，将会导致地表建筑因沉降过大而破坏，甚至会酿成重大的工程事故。国内外也曾出现过隧道开挖引起地表沉降过大而导致工程事故的案例：蕊华[1].曾分析了2008年杭州地铁因隧道施工造成地面大面积塌陷事故；龙浪波[2]曾以宜万铁路高阳寨隧道口坍塌事故作为研究背景，对隧道口边坡的稳定性进行了研究。因此，隧道开挖引起土体变形是当今隧道工程不容忽视的一个问题。因而，有必要对隧道开挖引起天然地基变形展开科学的研究，总结隧道开挖过程中对土体变形的影响因素，为今后隧道开挖提供保障。
1.2 国内外研究现状
朱玲[3]结合同茂隧道工程，以建筑物基础中心到隧道中心线之间的偏移距为切入点，利用数值模拟，阐明了不同偏移距下不同类型的来源根基在隧道施工过程中的变形特征。然后研讨了在上覆不同基础种类的建筑物下隧道开挖对建筑物基础和隧道围岩的影响，并对同茂隧道开挖过程进行了模拟。
董燕等[4]结合同茂隧道工程施工，以建筑物不同基础根基和建筑物到隧道中心不同偏移距这两种因素，研讨了隧道开挖对上层建筑物的基础变形影响，总结了建筑物基础位移和沉降差的变化规律。为浅埋岩质隧道施工安全保护提供科学指导。
任志勇[5]结合龙厦铁路石桥头隧道工程案例，分析了浅埋大断面隧道使用浅埋暗挖法施工时，所引起的地表变形以及对地表建筑物的影响。
赵凌宇[6]研究了地下隧道开挖对临近建筑物的变形影响，分析出地下隧道开挖和注浆加固对临近建筑物的竖向位移和水平位移影响，证明了注浆加固的有效性。
朱逢斌[7]以盾构隧道穿越邻近侧向既有多层框架结构建筑物施工工况为例，展开了理论分析、室内模型试验和三维数值计算，系统地分析研究了盾构隧道施工对框架结构附加变形、附加内力及其周边地面沉降的影响效应与影响规律。
岳夏冰等[8]以港珠澳沉管隧道天然地基段某一横断面为研究对象，建立离心模型试验和有限元计算模拟，揭示了沉管隧道天然地基开挖回弹及回填再压缩应力分布及变形特征、沉管结构的应变特征及垫层厚度对其影响，为沉管隧道的施工和地基处理方案设计提供参考。
刁鹏[9]通过北京市拟建某地铁线路SZ站的工程地质勘察，获得了相关研究数据和资料，通过对前期搜集的区域地质资料，现场进行了钻孔测试，并进行了多项原位试验和物探试验，对所取土样进行了室内试验，结合工程经验，对该站主体结构以及南侧区间所存在的隧道的稳定性进行了分析与评价，最后为设计方和施工方提供了真实可供参考的参数，对后期的设计、施工提供了相应的建议。
周维祥等[10]采用基于tresca准则的弹塑性有限元法来研究黏聚力随深度线性变化的纯黏土地基中平面应变隧道的开挖面稳定性，模拟了土体失稳渐进破坏的全过程。最终验证了无量纲化的有效性，得到了各种工况时保持土体稳定的最小支护压力值，并发现了黏聚力线性变化斜率对深埋隧道破坏模式的影响，可为理论分析和工程实践提供依据。
张治国[11]等通过建立三维有限元数值模型，分析了隧道不同施工距离条件下，浅基础砌体建筑受盾构开挖的影响变形，重点研究了建筑物的横向水平位移、基础沉降特点、墙体的相对挠曲变形和主拉应变变化规律。

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