论文部分内容阅读
城市地铁隧道开挖将引起地表沉降。过大的地表沉降不仅会威胁地铁工程本身安全，而且会对其周边的建筑物产生严重危害。一般城市地铁隧道常由双线平行隧道构成，通常其中一条隧道在一个断面的开挖要滞后于另一条隧道，因此两条隧道开挖引起的地表沉降将会受到互相影响。随着我国基础设施建设进程的加快，越来越多的城市开始修建地铁。深入研究、合理控制由于地铁隧道开挖引起的地表沉降具有十分重要的实践意义。
论文以武汉地铁二号线虎-名区间具有软岩区域代表性的隧道开挖为工程背景，结合对地表沉降监测结果的分析，采用理论计算和数值模拟分析方法相结合，对武汉地铁虎-名区间隧道开挖引起的地表沉降进行了系统深入的研究。主要包括以下几方面内容：
(1)运用有限元软件MIDAS/GTS，模拟大量软岩地区双线平行隧道施工开挖，得到了软岩地区开挖隧道的断面收缩形态和地表沉降规律，为一般城市地铁双线隧道开挖引起的地表沉降曲线形态的初步判断提供参考；
(2)结合武汉地铁二号线虎-名区间的隧道开挖工程，详细分析其工程地质条件，并对该区间施工监测成果展开研究；综合考虑工程地质条件、施工方法和空间分布将所选研究区段进行了分组，对每组各个断面的地表沉降曲线和特点进行详细分析；在现有预处理方案下，部分断面最大沉降量远大于警戒值，而部分断面最大沉降量远小于警戒值；
(3)针对每组典型断面的工程实际，运用MIDAS/GTS软件建立隧道开挖施工模型，计算隧道开挖引起的地表沉降，并将模拟结果与实测值进行拟合，模拟结果与实测数据拟合度较高；针对某些断面的实测资料和土层性质，调整预处理方案，模拟计算其优化后的地表沉降，结果均小于预警值，说明优化预处理方案是可行的；
(4)随机介质理论和Peck公式是计算隧道施工引起地表沉降领域常用的两种计算方法：但是随机介质理论的计算方法过于复杂，而Peck公式在合理考虑隧道埋深影响方面存在不足；为解决上述问题，本文通过严密的数学推导，简化了随机介质理论的积分计算，同时保留了隧道埋深参数，给出了各种断面形状的双线平行隧道开挖引起地表沉降的计算方法；
(5)以施工监测资料为基础，运用MATLAB软件对简化公式中的计算关键参数进行反分析，并利用反分析得到的参数进行计算，与实测位移值较吻合；同时总结了关键参数与各影响因素之间的关系，给出了类似本文研究区间工况的可供参考的关键参数取值。
综上所述，本文紧密结合武汉地铁虎-名区间隧道开挖工程实际进行相关研究，得出了相关可供参考和借鉴的结论，从而对武汉地区后续大规模的地铁建设和地表沉降控制有一定的实用价值。