[發明專利]一種用于模擬非對稱基坑開挖對臨近既有隧道影響的裝置和方法

有效

• 申請號: 202111482818.8
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114277859B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 錢浩勇;許成順;杜修力
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;G01D21/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種用于模擬非對稱基坑開挖對臨近既有隧道影響的裝置和方法，包括模型箱、既有隧道、地下連續墻、錨索、樁基礎、基坑底板、加載砝碼、拉線式位移計、橡膠棒、應變片、和微型土壓力計。本發明結合非對稱荷載，可開展基坑開挖卸載－再加載的全周期過程模型試驗，研究非對稱荷載下臨近既有隧道的變形規律；本發明考慮樁?土?隧道三者耦合作用，全面分析逐級荷載作用下，既有隧道位移、變形、受力及周圍土體的變化；本發明對比了對稱和非對稱基坑開挖對既有隧道的影響，提高了試驗結果的準確性和可信度；本發明考慮雙隧道并行結構，加快試驗進度，節省試驗成本；為實際工程的開挖和加固方案提供參考。

技術領域

本發明是涉及地下工程開挖領域，特別是涉及一種用于模擬非對稱基坑開挖對臨近既有隧道影響的裝置和方法。

背景技術

隨著城市地鐵隧道的建設，地下基坑工程的開挖對既有地鐵隧道擾動的概率也大大增加，而地鐵隧道在正常運營期間的擾動控制標準較高，探究基坑工程開挖對既有地鐵隧道變形的影響十分重要。

基坑工程在開挖的過程中有對稱開挖和非對稱開挖等，其中非對稱開挖對既有隧道變形影響較大。非對稱基坑開挖會引起土體應力釋放，在周圍土體中產生非對稱卸載效應，從而導致既有隧道發生不均勻上浮或偏移。基坑開挖完成后，地面建筑荷載施加對土體產生非堆成加載作用，周圍土體再次產生非對稱變形，既有隧道會產生非對稱下沉和反向偏移等效果，從而對既有隧道整體受力產生不均勻變形。

為了分析非對稱基坑開挖對既有隧道結構的影響機制，開展模型試驗，對非對稱開挖卸載－非對稱再加載的全過程，基于土體-隧道的荷載傳遞機制，系統分析非對稱基坑開挖及建筑物荷載下既有隧道結構的受力特征和空間位移變化規律。本發明提出了一種用于模擬非對稱基坑開挖對隧道影響的試驗裝置和方法，可對非對稱開挖卸載－非對稱再加載的全過程進行試驗模擬，研究非對稱基坑開挖及建筑物荷載下既有隧道結構的受力特征和空間位移變化規律。

發明內容

本發明提供一種用于模擬非對稱基坑開挖對既有隧道影響的試驗裝置和方法，用于開展非對稱基坑開挖對既有隧道的模型試驗。

為實現本發明之目的，采用以下技術方案予以實現：

一種用于非對稱基坑開挖對既有隧道的裝置，包括模型箱(1)、既有隧道(2)、地下連續墻(3)、錨索(4)、樁基礎(5)、基坑底板?(6)、加載砝碼(7)、拉線式位移計(8)、橡膠棒(9)應變片(10)?和微型土壓力計(11)。模型箱(1)為整個試驗裝置的基礎，為既有隧道(2)、地下連續墻(3)，錨索(4)、樁基礎(5)和基坑底板(6)?的安裝提供基礎框架。既有隧道(2)埋設在模型箱(1)土體中預定的位置。地下連續墻(3)安裝在模型箱(1)土體中預定位置，通過錨索(4)與模型箱(1)的側壁相連，通過樁基礎(5)保證基坑開挖的穩定性。開挖完成后施作基坑底板(6)，方便后續基坑通過加載砝碼(7)進行再加載。

作為本發明的優選技術方案，所述模型箱(1)為一箱型結構，作為試驗裝置的基礎結構，通過裝填土體模擬施工現場的土體場地，為試驗中其他設備的安裝提供條件。既有隧道(2)埋設在模型箱(1)?中預定的位置，模擬施工現場的既有隧道結構。地下連續墻(3)通過錨索(4)固定在模型箱(1)的側壁上，保證基坑地下連續墻的穩定性。

作為本發明的優選技術方案，所述既有隧道(2)包括兩個隧道結構，材質可采用橡膠或者有機玻璃，為基坑底部的既有隧道結構。由于基坑的非對稱開挖會導致周圍土體產生非對稱卸載應力，土體變形進而導致既有隧道(5)產生不均勻上浮或偏移。

作為本發明的優選技術方案，所述地下連續墻(3)包括基坑四面的擋土墻，材料可采用一定厚度的薄鋼板，作為基坑開挖過程中的擋土結構，保證基坑開挖的穩定性，限制基坑周圍土體的變形，保證試驗過程的順利進行。地下連續墻(3)通過錨索(4)固定在模型箱(1)的側壁上，進一步加強了地下連續墻(3)的穩定性，防止周圍土體向基坑內部坍塌。