摘 要

我国经过改革开放，城市经济得到迅速发展，城市所占比重也越来越大，尤其是在我国东部沿海地区，人们对于土地的需求量是越来越大，因此人们渐渐地开发地下空间，因此，越来越多的建筑物是建立在隧道之上的，因此这就需要在隧道上方开挖基坑。然而基坑开挖卸荷必定会导致下方既有盾构隧道的位移变形，甚至有可能导致隧道结构发生破坏，对地铁隧道的运营安全产生极大的威胁。论文主要工作如下：

基于基坑开挖对隧道变形的理论依据，结合杭州市延安路某基坑工程实例，通过整理并且分析了大量下方既有盾构隧道的基坑工程实例后，运用ABAQUS有限元软件模拟了基坑开挖的全过程对下方既有盾构隧道的变形影响，对基坑的开挖方式、基坑的围护结构以及基坑内外土体的加固措施这些方面进行了层层分析，并且对基坑开挖对下方既有盾构隧道变形影响的规律进行了总结。本文建立了有限元分析模型，详细的分析了基坑在开挖的过程中所造成的隧道变形和位移、基坑的围护结构以及造成的周边土体的附加变形；将基坑的开挖方法和内部的支撑布置形式都进行了比较系统的优化，将几种不同的方案进行对比，使得方案设计更加合理，给其他类似工程提供一定的参考。

关键词：基坑开挖；下方隧道；ABAQUS软件；隧道变形

Simulation Analysis of influence of Foundation Pit Excavation on Shield Tunnel underneath

ABSTRACT

Get rapid economic development in our country after reform and opening up, the city, city is becoming more and more big proportion, especially in the eastern coastal areas in China, the demand for land in the people is more and more big, so people gradually development of underground space, therefore, more and more buildings are built in the tunnel, so it requires above the tunnel excavation of foundation pit. However, the unloading of foundation pit excavation will inevitably lead to the displacement and deformation of existing shield tunnel below, and may even lead to the destruction of tunnel structure, which poses a great threat to the safety of subway tunnel operation. The main work of this paper is as follows:

Based on the theoretical basis of the excavation of tunnel deformation yanan address of hangzhou foundation pit engineering as an example, by collating and analyzing a large amount of the existing shield tunnel after excavation engineering instance, the finite element software ABAQUS to simulate the whole process of the excavation effect on both the deformation of shield tunnel below, on the foundation pit excavation method, the retaining structure of foundation pit and foundation pit internal and external factors such as soil reinforcement measures are analyzed, and summarizes the foundation pit excavation for below both the effect of deformation of shield tunnel. This paper will establish a finite element analysis model to analyze in detail the deformation and displacement of the tunnel caused by the excavation of the foundation pit, the retaining structure of the foundation pit and the additional deformation of the surrounding soil. The excavation method of the foundation pit and the form of internal support arrangement are systematically optimized, and several different schemes are compared to make the scheme design more reasonable and provide some references for other similar projects.

Key words：pit excavation；underneath tunnel；ABAQUS software；tunnel deformation

目 录

1 绪论 - 1 -

1.1 研究的目的及意义 - 1 -

1.2 国内外研究现状 - 3 -

1.2.1 国外研究现状 - 3 -

1.2.2 国内研究现状 - 3 -

1.3 研究的内容及计划 - 10 -

1.4 特色与创新 - 11 -

2.1 ABAQUS软件介绍 - 12 -

2.1.1 概述 - 12 -

2.1.2 功能介绍 - 12 -

2.1.3 Mohr-Coulomb（摩尔库伦）模型 - 12 -

2.2 工程概况 - 14 -

2.3 三维数值模型的模拟 - 16 -

2.3.1 建模步骤 - 17 -

2.3.2 施工工况模拟步骤 - 19 -

2.4 数值模拟的结果和分析 - 20 -

2.4.1 隧道位移分析 - 20 -

2.4.2 隧道应力分析 - 23 -

2.4.3 基坑位移分析 - 24 -

2.4.4 不同加固措施方案 - 25 -

2.5 本章小结 - 36 -

3 基坑开挖引起隧道变形的讨论 - 37 -

3.1 基坑开挖引起变形的主要形式 - 37 -

3.1.1 基坑底部的隆起变形分析 - 37 -

3.1.2 地表沉降 - 39 -

3.1.3 围护结构的位移 - 40 -

3.2 隧道变形的主要影响因素 - 41 -

3.3 本章小结 - 41 -

4 结论与展望 - 42 -

4.1 结论 - 42 -

4.2 展望 - 42 -

致 谢 - 43 -

参考文献 - 44 -

1 绪论

1.1 研究的目的及意义

我国经过改革开放，城市经济得到迅速发展，城市所占比重也越来越大，尤其是在我国东部沿海地区，人们对于土地的需求量是越来越大，但是，土地现在已经处于一种供不应求的状态，而且土地又属于不可再生资源，为了更加合理的利用土地资源，人们只能把目光转向地下，通过开发大量地下空间，修建地下的商场和一些地下停车场或者是地下的一系列民防工事来满足当前人们的生存需要^[1]，然而这类建筑物都需要开挖基坑，因此基坑工程相应而生。许多基坑工程在施工的时候都会设置相应的界限，不能触碰这些界限，因此这就使得基坑的开挖成为一个棘手的问题，许多从事岩土工作的工作人员，在基坑开挖的问题上也是绞尽脑汁。