本發(fā)明涉及于地下工程檢測(cè)，更具體的說(shuō)是涉及一種基坑施工影響鄰近地鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法。

背景技術(shù)：

1、隨著城市化進(jìn)程的加速，地下空間的開(kāi)發(fā)利用日益增多，特別是在大城市中，基坑工程頻繁進(jìn)行。這些基坑工程往往靠近已有的地鐵線路，其施工活動(dòng)可能對(duì)地鐵隧道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響?？梢?jiàn)，研究基坑施工過(guò)程中如何確保鄰近地鐵隧道的安全穩(wěn)定具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2、然而，現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于基坑施工過(guò)程中如何確保鄰近地鐵隧道的安全穩(wěn)定的研究研究很少，基于不同施工工藝及工序?qū)λ淼澜Y(jié)構(gòu)變形的影響規(guī)律的研究不夠深入，不夠系統(tǒng)。

3、因此，如何提供一種基坑施工影響鄰近地鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基坑施工影響鄰近地鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法，用于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種基坑施工影響鄰近地鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法，包括：

4、收集隧道結(jié)構(gòu)信息和地質(zhì)信息；

5、基于收集到的隧道結(jié)構(gòu)信息和地質(zhì)信息建立三維模型；

6、通過(guò)有限元法得到基坑施工過(guò)程中的荷載變化和土體變形的結(jié)果，并評(píng)估對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)的影響。

7、進(jìn)一步的，所述隧道結(jié)構(gòu)信息包括：隧道的材料類(lèi)型、斷面形狀、襯砌厚度。

8、進(jìn)一步的，所述地質(zhì)信息包括：獲取基坑周邊的地質(zhì)條件，所述地質(zhì)條件包括：土壤類(lèi)型、地下水位、土層分布。

9、進(jìn)一步的，所述基于收集到的隧道結(jié)構(gòu)信息和地質(zhì)信息建立三維模型，包括：

10、基于收集到的隧道結(jié)構(gòu)信息，確定需要建模的區(qū)域，包括基坑本身、鄰近的地鐵隧道以及周?chē)A(yù)設(shè)范圍內(nèi)的地層；

11、使用地質(zhì)建模軟件表明基坑的形狀、尺寸及開(kāi)挖深度；

12、使用地質(zhì)建模軟件繪制隧道的斷面形狀、襯砌厚度；

13、使用地質(zhì)建模軟件繪制鋼支撐、混凝土墻；

14、通過(guò)以上步驟得到初始三維模型；

15、基于收集到的地質(zhì)信息，在初始三維模型中自動(dòng)定義并標(biāo)注不同深度處的土層分布，得到最終的三維模型。

16、進(jìn)一步的，所述地質(zhì)建模軟件為autocad軟件或bentleymicrostation軟件的任一種。

17、進(jìn)一步的，所述基于收集到的地質(zhì)信息，在初始三維模型中自動(dòng)定義并標(biāo)注不同深度處的土層分布，得到最終的三維模型，包括：

18、采用基于貝葉斯理論的土層自動(dòng)劃分方法對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，自動(dòng)劃分出不同深度的土層信息；

19、將土層信息標(biāo)注在初始三維模型中，其中包括土層的名稱(chēng)、厚度、屬性；

20、得到最終的三維模型。

21、進(jìn)一步的，所述通過(guò)有限元法得到基坑施工過(guò)程中的荷載變化和土體變形的結(jié)果，并評(píng)估對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)的影響，包括：

22、使用限元前處理軟件導(dǎo)入三維模型并進(jìn)行網(wǎng)格劃分；

23、構(gòu)建控制方程，并使用有限元法求解控制方程，得到基坑施工過(guò)程中的荷載變化和土體變形的結(jié)果；

24、基于結(jié)果評(píng)估對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)的影響。

25、進(jìn)一步的，所述使用限元前處理軟件導(dǎo)入三維模型并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，包括：

26、將最終的三維模型封裝在立體長(zhǎng)方格內(nèi)；

27、對(duì)立體長(zhǎng)方格進(jìn)行網(wǎng)格劃分，其中，對(duì)基坑壁、地鐵隧道的主體區(qū)域使用六面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對(duì)主體區(qū)域以外的區(qū)域使用四面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

28、進(jìn)一步的，所述限元前處理軟件包括：hypermesh軟件、ansys?workbench軟件或abaqus?cae軟件的任一種。

29、進(jìn)一步的，所述構(gòu)建的控制方程，包括：

30、平衡方程：

31、σij+fj＝0

32、式中，σij是應(yīng)力張量，fj是體積力；

33、本構(gòu)關(guān)系：

34、

35、式中，εij為應(yīng)變張量，e是彈性模量，δij是克羅內(nèi)克符號(hào)，v是泊松比，σkk應(yīng)力張量的跡；

36、幾何方程：

37、

38、式中，ui為位移分量，uj,i為位移梯度；

39、滲流方程：

40、

41、式中，為梯度算子，k為滲透系數(shù)，h為水頭高度，q為源匯項(xiàng)。

42、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開(kāi)提供了一種基坑施工影響鄰近地鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法，構(gòu)建出一個(gè)詳細(xì)的有限元模型來(lái)模擬基坑施工過(guò)程中的荷載變化和土體變形，并評(píng)估其對(duì)鄰近地鐵結(jié)構(gòu)的影響。這種方法不僅有助于理解施工活動(dòng)對(duì)地下結(jié)構(gòu)的潛在影響，也為優(yōu)化施工方案提供了科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)特征：

1.一種基坑施工影響鄰近地鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基坑施工影響鄰近地鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述隧道結(jié)構(gòu)信息包括：隧道的材料類(lèi)型、斷面形狀、襯砌厚度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基坑施工影響鄰近地鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述地質(zhì)信息包括：獲取基坑周邊的地質(zhì)條件，所述地質(zhì)條件包括：土壤類(lèi)型、地下水位、土層分布。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基坑施工影響鄰近地鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述基于收集到的隧道結(jié)構(gòu)信息和地質(zhì)信息建立三維模型，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基坑施工影響鄰近地鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述地質(zhì)建模軟件為autocad軟件或bentley?microstation軟件的任一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基坑施工影響鄰近地鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述基于收集到的地質(zhì)信息，在初始三維模型中自動(dòng)定義并標(biāo)注不同深度處的土層分布，得到最終的三維模型，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基坑施工影響鄰近地鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述通過(guò)有限元法得到基坑施工過(guò)程中的荷載變化和土體變形的結(jié)果，并評(píng)估對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)的影響，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基坑施工影響鄰近地鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述使用限元前處理軟件導(dǎo)入三維模型并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基坑施工影響鄰近地鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述限元前處理軟件包括：hypermesh軟件、ansys?workbench軟件或abaqus?cae軟件的任一種。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基坑施工影響鄰近地鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述構(gòu)建的控制方程，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基坑施工影響鄰近地鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法，屬于地下工程檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：收集隧道結(jié)構(gòu)信息和地質(zhì)信息；基于收集到的隧道結(jié)構(gòu)信息和地質(zhì)信息建立三維模型；通過(guò)有限元法得到基坑施工過(guò)程中的荷載變化和土體變形的結(jié)果，并評(píng)估對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)的影響。本發(fā)明為施工工序優(yōu)化和施工方式選擇提供科學(xué)、可靠的數(shù)據(jù)支持。

技術(shù)研發(fā)人員：張海濤,張?chǎng)蝹?劉浩,劉博,馮超,張濤,張戍,謝桂馨,張娜,蘇越,張江龍,劉宗立,楊帥,葉小雷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京市市政四建設(shè)工程有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15