暗挖地鐵車站對鄰近建筑物影響分析

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1、暗挖地鐵車站對鄰近建筑物影響分析案例說明目前針對土體開挖引起地面沉降的主要研究方法有空間預(yù)測方法、時間預(yù)測方法及位移反分析法?？臻g預(yù)測就是要確定地面沉降量的大小及其在空間中不同位置的分布情況。在我國城市地鐵隧道施工引起地面沉降的研究及工程領(lǐng)域中，隨機介質(zhì)理論法和Peck法是兩種應(yīng)用比較廣泛的分析預(yù)測方法。Peck法是R.B.Peck在大量實測資料分析的基礎(chǔ)上提出來的隧道地面沉降量預(yù)測方法，該方法認為地面沉降槽的橫斷面大致遵循正態(tài)分布曲線規(guī)律，其關(guān)鍵參數(shù)為沉降槽寬度和最大沉降量，其中沉降槽寬度是指隧道中心線到沉降曲線拐點的水平

2、距離。本文采用GEO5隧道開挖地層損失分析模塊，采用Peck沉降預(yù)測方法，對暗挖地鐵車站引起的地表沉降及對鄰近建筑物造成的不良影響進行計算分析。工程概況本案例為三拱立柱式車站，拱頂距地表15m。車站從地表某建筑物中下方穿過，建筑物寬40m，埋深5m。平均建筑荷載為200kN。圖1為車站橫斷面。圖1三拱立柱式車站斷面圖場地地層分布及土層物理性質(zhì)如表1所示。表1土層參數(shù)表厚度重度內(nèi)摩擦角黏聚力土層（m）γ（kN/m3）φ（°）c（kPa）素填土1.018.522.02.0黏土4.018.617.017.0粉質(zhì)黏土10.018.2

3、25.025.0砂土15.019.5400驗算操作流程分析設(shè)置在【分析設(shè)置】界面中，選擇“經(jīng)典理論”分析方法，經(jīng)典理論選擇“Peck”理論，沉降槽形狀選擇“Gauss曲線”，反彎點計算系數(shù)設(shè)置為2.50。圖2分析設(shè)置建筑物在【建筑物】設(shè)置界面中定義建筑物位置。點擊“添加”按鈕，在彈出的設(shè)置窗口中將坐標x1設(shè)置為0.0m，x2設(shè)置為40.0m，高度v為10.0m，深度h為5.0m。圖3建筑物位置設(shè)置剖面土層在【剖面土層】設(shè)置界面中添加三條地層線，各地層線的Z坐標分別為1.0m、5.0m、15.0m，這樣便定義了四個土層。圖4添

4、加地層線巖土材料在【巖土材料】設(shè)置界面中添加巖土材料，點擊按鈕，在彈出的設(shè)置窗口中參照表1進行參數(shù)設(shè)置。采用同樣的方法添加完所有的土層材料。圖5添加巖土材料指定材料在【指定材料】設(shè)置界面中將剛剛添加的巖土材料指定給對應(yīng)的土層。選擇巖土材料圖例，然后在顯示窗口中點擊要指定的土層。也可以在地層列表中通過下拉菜單選擇與土層對應(yīng)的巖土材料。圖6指定巖土材料截面尺寸在【截面尺寸】設(shè)置界面中添加隧道。點擊添加按鈕，在彈出的設(shè)置窗口中設(shè)置尺寸等參數(shù)。具體參數(shù)請參照圖7。圖7中間隧道設(shè)置參數(shù)采用同樣的方法分布添加左右兩側(cè)隧道。具體參數(shù)請參照

5、圖8和圖9。圖8左側(cè)隧道設(shè)置參數(shù)圖9右側(cè)隧道設(shè)置參數(shù)驗算結(jié)果分析沉降分析在【分析】界面中查看沉降計算結(jié)果。在這里不僅可以查看地表沉降計算結(jié)果，也可以查看某一深度地層的沉降計算結(jié)果。在沉降分析位置中選擇“地表”，點擊“沉降”按鈕即可在圖形窗口中繪制地表沉降槽曲線圖。點擊“圖表”按鈕即會在圖形窗口中繪制沉降、水平變形、水平拉應(yīng)變及沉降梯度圖表。從分析結(jié)果可以看出地表最大沉降為31.3mm，最大水平變形為14.0mm，沉降槽長度為58.62m。圖10地表沉降槽圖11計算圖表建筑破壞分析在【破壞】界面中查看隧道開挖對地表建筑物的不良

6、影響。分析面板中添加四個分析類型，在分析1中將破壞類型選擇為“張裂縫”。圖12張裂縫破壞分析設(shè)置在圖形窗口中詳細繪制了建筑物各部位可能的破壞風(fēng)險?？梢钥吹浇ㄖ锞植克嚼瓚?yīng)變較大，存在較小破壞的風(fēng)險。圖13張裂縫破壞分析在分析2中將破壞類型選擇為“沉降梯度（差異沉降）”。在圖形窗口中可以查看沉降梯度可能引起的建筑物破壞風(fēng)險。結(jié)果顯示建筑物局部沉降梯度小于1/300，存在發(fā)生較小破壞的可能。圖14沉降梯度破壞分析在分析3中將破壞類型選擇為“相對撓度”。在圖形窗口中可以查看最大隆起相對撓度和下沉相對撓度的位置和大小。圖15相對撓

7、度分析在分析3中將破壞類型選擇為“建筑物局部”，可以對局部建筑物的破壞進行分析。將坐標x1和x2分別設(shè)置為0.0m和20.0m，在結(jié)果窗口中可以查看所有破壞類型的計算結(jié)果。圖16建筑物局部破壞分析至此，地鐵車站開挖引起的地表沉降及對地表建筑物可能產(chǎn)生的破壞類型就分析完成了。