城市轨道交通的迅速发展必将大力推动动沿线商业、住宅建筑等开发，这些建筑有的是在隧道上方，有的是在隧道的两侧。然而基坑的开挖和土体卸荷将会引发地层的移动，并将导致隧道位移场以及应力场的改变，这种状况将会严重威胁到地铁的运营安全。在地上空间发展范围越来越少的情况下，探究基坑开挖卸荷引起隧道变形的影响的因素成为对未来地下空间的发展一个重要的课题。分析这个问题所涉及的影响因素对采用合理的施工方法和加固方式具有重要的现实意义。而目前对边界条件对隧道开挖卸荷引起隧道变形的影响的研究是有一定缺乏的。本文的目的在于研究不同边界条件对基坑开挖卸荷引起隧道变形的规律和机理。因此本文首先介绍已开展的离心模型试验，在离心模型试验的基础之上开展有限元分析，方便工程应用。关键词基坑开挖，边界条件，隧道变形，有限元分析法，离心模型试验
目录
1.绪论 1
1.1选题背景以及研究意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.2.1国内现状 2
1.2.2 国外现状 6
1.3论文的研究内容和研究方法 8
1.3.1 主要研究内容 8
1.3.2 研究方法 9
2 离心模型实验介绍 9
3 数值模拟 13
3.1 软件介绍及模型的建立 13
3.1.1 模型的介绍 13
3.1.2 建立模型 13
3.2 边界条件 16
3.3 本构模型 19
3.4 参数确定 21
3.5数值模拟过程 22
4.结果分析 23
4.1 地表沉降 23
4.2 基坑坑底隆起 24
4.3 隧道纵向隆起以及隆起梯度 25
4.4 隧道应力 28
4.5隧道横截面衬砌直径变形 29
4.6 衬砌土压力 31
4.7隧道横截面弯曲应变 32
4.8隧道纵截面弯曲应变 34
4.9隧道周围土体应变 36
4.10 小结 38
5结论 39
致谢 40
参考文献 41 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072# 
1.绪论
1.1选题背景以及研究意义
城市轨道交通的迅速发展必将大力推动动沿线商业、住宅建筑等开发，这些建筑有的是在隧道上方，有的是在隧道的两侧。然而基坑的开挖和土体卸荷将会引发地层的移动，并将导致隧道位移场以及应力场的改变，这种状况将会严重威胁到地铁的运营安全。在地上空间发展范围越来越少的情况下，探究基坑开挖卸荷引起隧道变形的影响的因素成为对未来地下空间的发展一个重要的课题。分析这个问题所涉及的影响因素对采用合理的施工方法和加固方式具有重要的现实意义。针对这个问题，很多学者都进行了研究。
通过上面的分析可以看出基坑开挖对隧道影响的研究重点，已经从基坑与隧道的相对位置等几何参数转向研究土与隧道的物理参数的重点上来了，而目前对边界条件对隧道开挖卸荷引起隧道变形的影响的研究是有一定缺乏的。
数值模拟是研究土与结构相互作用问题的有效手段，具有经济性和便捷性。但是，数值模拟进行的前提条件就是正确的选取本构模型以及能够确定模型所需要的相关参数。如果不能正确的选取本构模型以及相关参数，数值模拟所得到的结果就不能被认同。
因此，本文是建立在已经得到很好数据采集结果的离心模型试验的基础之上，运用理想弹塑性本构模型（摩尔库伦模型），展开数值分析，研究边界条件对基坑开挖卸荷引起隧道变形的影响，从而为工程实践中采用合理的隧道加固方式提供科学的参考。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内现状
高广运[1]对基坑施工对运营地铁隧道的变形影响及控制研究；论文研究结果表明，互相邻近运营地铁隧道同一侧面的基坑开挖将会引起隧道的变形，这其中具体的表现为靠近基坑侧隧道位移要远远大于不靠近侧位移；除此之外，坑外地基的二次加固新施工工艺流程会对控制隧道的位移有一个显著改善效果；逆筑施工可以有效的减小隧道水平位移以及竖向位移。
施毅[2]对城市建筑密集区域内越来越多地存在基坑开挖对邻近已有地铁隧道产生不利影响的环境土工问题；在总结国内外现有的施工技术和施工经验的基础之后，又结合实例，即在建的苏州地铁一号线工程；论文研究方法是二维平面有限元分析法，用二维平面有限元方法分析了邻近基坑开挖对地铁区间隧道产生变形影响的基本规律，并且提出了能对地铁隧道结构的产生有效保护的对策及措施。
曹权[3]对基坑群开挖对邻近既有地铁隧道影响的自动化监测研究；论文研究表明，传统的人工观测方法已经跟不上地铁运营的快节奏，而且传统的人工观测方法费时费力，新的观测方法需要被提出，自动化监测方法应需而出；现在自动化监测系统发展变得越来越完善，并且已成为地铁隧道运营期间变形监测的良好解决方法。
左殿军[4]对深基坑开挖对邻近地铁隧道影响数值计算分析；论文研究结果表明，基坑开挖将会对邻近地铁盾构区间产生一些影响，但是这个影响是一个小程度的影响，没有多大危害，而且沉降与位移的数值都在规范所要求范围之内，这表明虽然基坑开挖对隧道产生了影响但却是一个可以接受的影响；地表的沉降以及隧道衬砌的位移都是随着基坑的开挖深度的变化而变化，开挖深度越深地表的沉降和隧道衬砌的位移就越大，并且当隧道内支撑间距离较大时，沉降与位移变化的速率就会增大；在衬砌与土的相互作用之后，隧道会发生水平位移但是这个水平位移值明显要比支护桩低；除此之外，基坑开挖对大直径管道影响计算中应该将管土之间的相互作用考虑进去。
胡琦[5]对深基坑开挖土体扰动及其对邻近地铁隧道的影响分析；论文研究结果表明，软黏土的工程特性、土的结构性、应力状态三者之间存在着必要的关联，土的压缩性增大、强度降低的主要原因是，隧道在受到施工扰动的影响之后将会致使土的结构屈服应力受到破坏，而深基坑开挖也会对坑内软弱土地基产生轻微扰动，也就是这些轻微扰动将会导致地基土的强度会明显降低、变形性增大。

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