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DIC技术应用│基坑开挖对邻近地铁隧道结构的影响研究

    随着城市的发展,城市地铁工程进入快速发展阶段,地铁线路已逐渐遍布城市地下各处,而地面建筑施工工程,特别是基坑开挖工程,其规模和开挖深度都在不断增加,这势必对临近的地铁隧道产生一定的影响。

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    运营中的地铁隧道和车站对自身的变形要求极为严格,很多情况下都需要计算评估基坑开挖对地铁隧道的影响,DIC技术变形应变测量,成为该模拟实验领域的重要测量设备,其应用也逐渐得到了重视和推广。

    DIC技术-基坑开挖模拟实验

    新拓三维自主研发的DIC技术方案,可用于针对岩土隧道领域的结构分析所需要的变形数据采集能力,系统分析软件具有快速准确的应变分析功能,直观输出变形应变分析结果等特点,已越来越多地应用于岩土隧道工程领域。

    国内某知名大学城市学院拟采用基坑开挖模拟试验,采用新拓三维DIC技术测量在基坑开挖时挡土单元的变形和应变,为实验研究和数据分析提供有力支撑。

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    基坑开挖模拟实验目的

    1)研究基坑开挖到不同深度时,下方隧道的响应状态。

    2)研究矩形基坑与管线管不同交角下,基坑开挖对下方既有地铁隧道的影响。

    3)研究地下水不同的水位高度下,基坑开挖对隧道的影响。

    基本原理

    基坑开挖会对地层既有的原状土产生扰动,改变土体的应力场。地铁隧道上进行基坑开挖,会使隧道上方产生卸荷作用,减弱隧道管片的应力,使隧道管片松动,进而产生裂缝,容易使地下水渗入造成隧道危害。

    基坑与隧道不同的交叉方式,会对下方隧道有不同程度的影响,可改变隧道与基坑的交角来达到实验目的。模拟基坑开挖的不同深度,研究隧道的相应;地下水的因素也会对基坑开挖时地铁隧道的响应产生影响,通过监测模拟基坑开挖时的应力削减和位移,达到研究的目的。

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    基坑模拟试验的支护结构由挡土墙和内支撑组成,挡土墙两侧的止水橡胶和防水油泥,可保证挡土墙移动过程中,挡土墙与模型箱接触面不发生漏水。在基坑开挖过程中,采用DIC技术实时采集土体开挖时临近挡土墙结构的位移和应变。

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    基坑开挖开始时,地铁隧道模拟结构的变形以水平变形为主,竖向变形较小,开挖过程中各结构水平变形方向为朝向基坑。

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    随着开挖深入到底部时,挡土墙结构变形量达到最大值,隧道模拟主体结构在基坑开挖卸荷作用下的竖向位移变现为沉降,隧道结构产生的位移随着开挖深度的增大而增大。

    基坑开挖会造成临近地铁区间隧道结构发生一定程度的位移和变形,DIC技术可计算分析隧道结构在试验过程中的变形量,进行有限元分析和验证,实测数据有利于保障地铁区间隧道和地铁车站的结构安全,对实际工程有一定指导意义。


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