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地铁车站深基坑工程的监控量测与数值模拟一、本文概述随着城市化进程的加速，地铁作为城市交通的重要组成部分，其建设日益受到关注。
地铁车站作为地铁线路的关键节点，其施工过程中的安全和质量问题尤为突出。
特别是地铁车站深基坑工程，由于施工环境复杂、技术难度高，一旦发生事故，后果往往十分严重。
对地铁车站深基坑工程的监控量测与数值模拟进行研究，具有重要的现实意义和理论价值。
本文旨在通过对地铁车站深基坑工程的监控量测技术和数值模拟方法进行系统阐述，分析其在施工过程中的应用和效果。
文章首先介绍了地铁车站深基坑工程的特点和难点，然后重点阐述了监控量测技术在施工过程中的重要作用，包括变形监测、应力监测、水位监测等。
接着，文章对数值模拟方法在地铁车站深基坑工程中的应用进行了深入探讨，包括有限元法、有限差分法、离散元法等。
文章通过实际工程案例，分析了监控量测与数值模拟技术在地铁车站深基坑工程中的具体应用和效果，为类似工程的施工提供了有益的参考和借鉴。
通过本文的研究，旨在为地铁车站深基坑工程的施工安全和质量提供有力保障，推动地铁建设的可持续发展。
也希望本文的研究能对相关领域的研究人员和工程技术人员提供一定的参考和启示，共同推动深基坑工程技术的进步和创新。
二、地铁车站深基坑工程概述地铁车站是城市轨道交通系统中的重要组成部分，其建设往往涉及到大规模的深基坑工程。
深基坑工程是指挖掘深度超过一定限值（通常为5m）的土方工程，这类工程在地铁车站建设中尤为常见，因为需要为车站主体结构创造足够的空间。
这类工程具有技术复杂、环境影响大、安全风险高等特点，对其进行有效的监控量测与数值模拟至关重要。
地铁车站深基坑工程一般涉及到土方开挖、支护结构设计、地下水控制等多个方面。
土方开挖过程中，需要确保基坑的稳定性，防止因土方失稳导致的坍塌事故。
支护结构设计则旨在通过合理的结构形式和材料选择，抵抗基坑周边土体的侧向压力，保证基坑的稳定。
同时，地下水控制也是深基坑工程中的一大挑战，需要采取适当的降水或止水措施，防止地下水对基坑稳定和施工安全的影响。
深圳市某地铁车站深基坑施工监测与数值
模拟研究
随着我国新型城市化进程的不断加快,对城市地下空间资源的开发利用已经成为了推动城市经济发展的关键。
一般地,城市地下空间的开发有,高层建筑的地下车库、地下广场、轨道交通工程等。
其中,随着对地下空间结构的开发,深基坑工程会不断增多,从而,不可避免地就会出现一些问题,例如,深基坑的边坡失稳、基坑周边地表发生沉降等问题。
这些问题的出现不仅会造成严重的经济损失,更有甚者会造成伤亡事故。
因此,本文就某基坑开挖工程,进行监测,并且利用数值模拟的方法进行研究具有重要的认知意义。
本文以深圳市轨道交通十号线福民站为工程背景,并基于工程实际情况的监测,利用有限差分软件FLAC 3D建立了该三维基坑分析模型。
对福民站深基坑工程开挖以及支护工程进行了全过程的模拟分析,重点分析了深基坑工程在不同工况下墙体的水平位移、基坑坑底的隆起、基坑周边的地表沉降以及内支撑的轴力,得到了基坑周围土体以及支护结构在基坑工程中的变化规律,同时,比较了基坑工程的监测数据和有限差分软件模拟的差异,发现数值模拟结果与监测结果的变化趋势和数值上的大小差异不大,说明有限差分软件FLAC 3D在数值模拟过程中所使用的参数正确可靠。
《江苏交通科技》2〇18年第$ #
轨道交通
地铁车站深基坑有限元数值模拟与分析
马瑞峰方智淳
(兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州73007)
李伟
(山西煤炭进出口集团左云韩家洼煤业有限公司山西大同037010)
王玉龙
(中煤建筑安装工程集团有限公司，河北邯郸056002)
摘要以武汉市轨道交通某地铁明挖车站为工程背景，运用有限元软件MIDAS-GTS，对深基坑 支护结构进行了三维有限元分析计算。
探讨了在现有支护技术条件下，基坑开挖后造成的周围区 域的应力和位移的变化。
结果表明，基坑开挖必然会造成周围土体应力以及位移的变化，但是仍 处于可控范围内，该成果为今后相类似的基坑工程计算提供一定的参考和借鉴。
关键词地铁车站深基坑有限元沉降分析
随着地铁、轻轨等交通项目在我国城市的快速兴建，地 围土地 急剧增加，使得周围区域的受力平衡状态被打破从而造成重 象，弓丨地 内位移的变化[1_3]。
由于 全 工期短，逐渐成为地铁车站施工 [4]，但是地
一般位于市区人口密集地段且周围建筑物比 较多，给地 施工带来不小的麻烦。
辉等[5]近苏州轨道交通2号石路站
某深基坑工程为背景，FLAC3D软件建立三维
型，施工进行真 。
地 大位移及回弹变形符合 要求，单侧
引起地 结构刚体位结构应改变，而地 土体位移递具有一定 。
麻风海等[6]计
、合结合，通过 实〔据，得到大连地
关系。
等[7]维 [
有代表性的苏州施工进程进行 ，随着 增 ，至坑底后围护 出显 象。
本文采用有限元软件MIDAS-GTS对地铁车站深 造成的周围土体变化进行仿真 ，了深基坑在开挖过程中 土体 。
为后续施工 类似工程施工提供一定的参考。
1 工程概况
该地铁车站为'号线二期工程第5座车站，设 计为地 12 5。
主体布置在八一路与科技小路交叉路口处，沿八一路东西向呈一字型布置，有效站台中心里程为右CK24 +091.700, 车站设计起点右CK23 + 983. 15,设计终点右CK24 + 2〇8.05，王要包括王体、附属（含通道、出入口、风 道、风亭等）建筑相关内容。
设计为地 （其中地下一层为 、地 为设 ，局部有设备夹层、地下三层为站厅层），计算 长度186 5,
站台宽度12 5。
车站外包总长224.9 5,标准段外包 总宽21.9 5,设牵引降压混合所。
车站主体建筑面积
(收稿日期 ％2018-03 - 17)
• 35 &
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軏道文通
21 172.2 m 2,车站附属建筑面积3 703.0 m 2,总建筑面 积24 875.2 m 2。
车站共设置3个出入口、2组风亭、3
全出口（
）。
施工。
范围内，表为1@1层杂填
土、1 -2素填土层，厚度1.6〜2. 7 m ;其下为第四系 中更新统硬塑状粉质黏土层，厚
〜
24.6 m 不等。
基岩为三叠系岩层（大冶组T 1d )灰岩、二叠系岩 层强
质泥岩、
，
育，三
充填物多为全充填的硬
质黏土，少量空洞。
该段
基坑坑底主要位于微风化灰岩、强
质泥岩中。
场区地 主要为上层滞水、基岩裂隙水及岩溶水，
滞主要
于表
工填土中，主
要接受场区大气降水、
地表水， 区附近南侧为
，
滞
、; 主 要
于
， 量
;
主要
于
、溶槽或溶洞中，为本场区主要富水地层，水量大小与岩溶发育程度密切 相关，具较大不
，岩溶水具有。
岩溶
有。
2 MIDAS-GTS 软件介绍及特点
MIDAS-GTS 是M ID AS IT 公司开发的主要用于岩土与隧道结构的有限
软件。
该软件很好有限
核心
土与隧道工程的专业
有机结合起来，集合了目前有限 软件的
优点。
MIDAS -G TS
流分析、弹塑性分析、施
工阶段分析、地震动力响应分析等。
该软件可以对 复杂的几何模型进行直观建模，在后处理部分中， 它 出成表格、 、表。
3
有限元法解析步骤采用有限 进行力学问题的分析有以下步骤％(1) 体的力学问题进行离散化%离散是指将要 实体划分成有限个单元，在每个单元之间节
接,这样就使得每
有相同的
位移和应力，继而连接成一个整体，来更好的代替原 来的实体，离散过程中， 量定了
大小，也
到计算的精
所需的时间，通常在合理
表 1 土 J 1
范围内，单元尽量取大以减少运算节省时间。
(2) 建立：根据力学原理中的
几
程、 程理对不
进行 ，
得到在
部坐标。
(3) 总刚度矩阵的建立：根据坐标变换原理，将
局部坐标系下的单元刚度矩阵转换为整体坐标系，然后，将各节点处
阵相加形成整体坐标
总刚度矩阵。
(4) 程组的建立 解％组建各节点的
程，
程 组， 程 组解方法求解方程组，得到各节点的位移量。
(5) 后处理％ 计算节
、
等。
4
有限元模型的建立及计算结果分析
4.1 模型的建立
本
土
关
模型，并且假定土体整体
位移为0。
时固定
两侧边界以及底部边界，整体剖面图如图1所示。
4.2 模型参数的选择
地质报告勘测试验以及实验室室内
试验，模型所用土体参数见表1。
编号土层厚度H/m 重 *(k N • m -3 )黏聚力
C/kPa 内摩擦&/(。
）量E/M Pa 泊松比静止侧压力系数
1杂填土 2.96
10.910158.50.30.452质黏土 16. 1119153515.070.250.43质黏土 216.520.1164015.130.250.424强 质泥岩 3.0721 .33835440.280.45
强 质泥
51.36
21 .0
39
35
43.8
0.28
0.4
•
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轨道文通
《江苏交通科技》2〇18年第$ # 4.3 基坑开挖步骤
施工指导方案以及现场实际情
况，土 共分'步进行，结合5道混凝土撑
1支撑。
在 有限元软件 时，采
撑后 序，7个子步来 地：站
深基坑施工。
第1步%位移场清零。
第2步:施工设置第一道混凝土支撑。
第3步：第1层土， 4.4m。
第4步:施工第 混凝土支撑并且开挖第2层土，开挖深度为5.13 m。
第5步：施工设置第三道混凝土支撑并且开挖第3层土，开挖深度为5.5 m。
第6步:施工第 混凝土撑，并且开挖第4层土，开挖深度为4.7m。
第7步：第五道混凝土撑，并且开挖第5层土，为 5 m。
第'步：施工第六道钢支撑同时对钢支撑施加，后一层土，为4. 34 m，开挖至 底部，完。
4.4 数值模拟结果
利用有限元软件MIDAS-GTS，利用建立的模型 求得整体模型在纵 位 整体结构 大最小主应力，分别如图2、图3、图4所示。
DISPLACEHENT TZ, m
图2纵向位移云图
图$最大王应力
图％最小主应力
由图3〜4可知，整体结构在纵向位移最大为2. 175 cm，最大主应力为629. 326 kPa，最小主应力 为4.66kPa，结合现场施工前地质勘测资料以及施 工过程中 ，所得结果在 范围
之内，为结构设计整体要求所 。
5 ：
本文采用三维有限元方法对明挖地铁车站深
基坑施工进行了数值模拟，并且 结果与
实际工程施工所 范围进行 ，得到[模
拟所得结果可以运用在实际工程施工中并且可以为一定的参考，有限 在 围护
过程中 行性。
三维 很 ]考虑到土体 建筑 空 ，弥补
了一些缺点，在后类似工程中同样可。
参考文献
[1] 任建喜，王东星，王江，等.全盖挖法地铁车站基坑及周
边变形规律研究[J].铁道工程学报，2016, 33 (5):82 -88.
[2] 李志高，曾远，刘国彬.邻近地铁车站基坑开挖位移传
递规律数值模拟[J].岩土力学，2008, 29 (11):3104 -3108.
[3] 席鹏，曹得占.大型基坑开挖对地铁车站基坑影响的数
值仿真分析[J].土工基础，2017(2):183-187.
[4] 王艳芳，范明桥，周密.明挖地铁车站深基坑有限元分
析与模拟[J].现代交通技术，2010, 07(6):72-75.
[5] 沈辉，罗先启，李野，等.深基坑施工对地铁车站影响的
数值仿真分析[J].地下空间与工程学报，2011，07
(5):1018-1023.
[6] 麻凤海，胡国栋，杨清源，等.大连地铁车站基坑变形特
性分析[J].辽宁工程技术大学学报，2012(2): 13-16. [7] 武朝军，陈錦剑，叶冠林，等.苏州地铁车站基坑变形特
性分析[J].岩土工程学报，2010(2):458-462.
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