既有隧道在上覆基坑卸荷下的形变响应简化算法

作     者：程康 徐日庆 应宏伟 梁荣柱 林存刚 甘晓露 CHENG Kang;XU Riqing;YING Hongwei;LIANG Rongzhu;LIN Cungang;GAN Xiaolu

作者机构：浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙江省城市地下空间开发工程技术研究中心浙江杭州310058 河海大学岩土工程科学研究所江苏南京210098 中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2020年第39卷第3期

页      面：637-648页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41702313,41807262) 浙江省重点研发计划项目(2019C03103) 

主　　题：隧道工程 位移耦合 既有隧道 上覆基坑 Euler-Bernoulli梁 简化预测公式 

摘      要：基坑开挖将打破土体原有应力场,对下卧隧道产生不利影响。鉴于此,提出一计算既有隧道在上覆基坑卸荷影响下的形变响应简化计算法。首先,利用搁置于Pasternak地基上的Euler-Bernoulli梁来模拟既有隧道,分析中,采用可考虑隧道埋深影响的地基反力系数;其次,借助于Mindlin解给出基坑开挖所引起的隧道轴线位置处的土体自由位移;然后,再结合隧道-地基土的位移耦合条件建立起隧道的变形控制方程;最后,通过有限差分法给出基坑开挖引起的下卧既有隧道的纵向响应解答。通过与三维有限元和既有理论解的对比验证了所提方法的准确性和适用性。接着对不同因素对隧道形变响应的影响做了参数分析,包括:隧道埋深、基坑-隧道相对空间位置、基坑开挖深度、基坑几何形状、隧道-地基土的相对刚度等。在此基础之上,进一步提出下卧隧道在上覆基坑开挖卸荷影响下的最大竖向位移简化预测公式。上述研究结论可为类似工程提供一定理论支持。