北京地铁六号线盾构穿越地铁FLAC3D数值分析报告
盾构隧道下穿机场飞行跑道沉陷控制三维数值分析_肖明
对道面平整度的要求与高速公路的要求是极其相近的。 例如日本高速公路的要求3 年允许残余沉降量 ≤ 10 cm； 美国残余沉降量控制在 25 ～ 50 cm，但控制不均匀沉降 S / L ≤ 1 /600； 中国残余沉降量控制在 25 ～ 35 cm［3］。
摘要： 当采用盾构隧道穿越机场跑道时，盾构隧道的设计和施工对飞行区跑道的沉陷变形产生较大影响。如何控制飞行区跑道的
沉陷，保证盾构隧道施工的安全，是盾构隧道下穿跑道设计的关键。本文采用三维数值分析方法，对昆明轨道交通首期工程的巫家
坝站 — 奥体中心站区间下穿巫家坝国际机场跑道盾构施工引起的飞行区跑道沉陷、盾构掘进对周围土体扰动、不同隧道埋深对跑
第 31 卷 增刊 1 2011 年 8 月
隧道建设 Tunnel Construction
Vol. 31 Sup. 1 Aug. 2011
盾构隧道下穿机场飞行跑道沉陷控制三维数值分析
肖 明1，2 ，来 颖1，2
（ 1. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉 430072；
2. 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室，武汉 430072）
差异沉降
差异沉降
面 道面倾斜
≤ 0. 1% 道面倾斜
≤ 0. 1%
沟 顶 工 程： 穿 越
沟 顶 工 程： 穿 越
其 区域 与 周 边 产 生 的 ≤ 10 mm 区域 与 周 边 产 生 的 ≤ 50 mm
差异沉降
复杂地质条件下浅埋暗挖地铁车站施工期地面沉降量FLAC3D分析
第25卷增2岩石力学与工程学报V ol.25 Supp.2 2006年10月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct.，2006复杂地质条件下浅埋暗挖地铁车站施工期地面沉降量FLAC3D分析白明洲，许兆义，时静，张爱军，雷军，谢晋水(北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044)摘要：浅埋暗挖地铁车站施工期地面沉降量对施工安全具有重要意义。
北京地铁10号线苏州街车站为多套地层力学性质差异较大的复杂场地，根据地质勘察结果的地层三维空间分布状况，建立车站场地的三维地质模型；应用试验结果确定各类土层的物理力学参数；依据工程设计方案，概化洞桩法施工过程为6个施工步序；采用等效模拟的方法概化超前地层预加固；应用FLAC3D计算软件，优化开挖施工方案，模拟动态施工过程，分析各施工步序暗挖车站周围土体的变形量和地面沉降量；研究确定引起最大地面沉降量的施工步序。
通过现已完成施工的导洞开挖步序施工变形监测结果与计算结果比较分析，验证计算结果的可靠性，根据计算结果预测地铁车站施工期的最终地面沉降量。
关键词：隧道工程；三维地层分布；地铁车站；地面沉降量；数值模拟中图分类号：U 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2006)增2–4254–07ANALYSIS OF GROUND SETTLEMENT OF A SUBWAY STATION UNDERCUT WITH SHALLOW OVERBURDEN DURING CONSTRUCTION WITH FLAC3D UNDER COMPLEX GEOLOGICAL CONDITIONS BAI Mingzhou，XU Zhaoyi，SHI jing，ZHANG Aijun，LEI Jun，XIE Jinshui(School of Civil Engineering and Architecture，Beijing Jiaotong University，Beijing100044，China)Abstract：The settlement of a subway station undercut with shallow overburden has important effect on the construction safety. The engineering field of Suzhou Street Station of Beijing No.10 Subway has complex strata with different mechanical characters. According to the three-dimensional spatial distribution of strata，a three-dimensional geological model of the subway station has been built. The physico-mechanical parameters of every stratum have been ascertained by test. On the basis of the subway engineering，the course of the cave-pile method is abstracted to six construction step. The equivalent simulation method is used to abstract the preceding reinforcing stratum. The FLAC3D is used to simulate the construction process. The caving project is optimized by simulation. The deformations of the soil around the station and ground settlement in every construction step have been analysed. The construction step that causes the largest ground settlement has been found by three- dimensional numerical simulation. Through the comparison between the deformation monitoring data of pilot drift cavity with calculation results，the reliability of the calculation results has been testified. At the same time，the eventual ground settlement is forecasted by the calculation results.收稿日期：2005–12–21；修回日期：2006–02–20基金项目：铁道部科技开发计划项目(TDB2004G021–B–1)；北京交通大学科研基金项目(2003SM020)作者简介：白明洲(1967–)，男，博士，2000年于成都理工大学环境与土木工程学院地质工程专业获博士学位，现任副教授，主要从事工程地质方面的教学与研究工作。
北京地铁6号线地铁车站盾构端头井土体加固施工方案
目录1．编制依据 (1)2．编制范围及原则 (1)2.1.编制范围 (1)2.2.编制原则 (1)3. 工程概况及主要工程数量 (1)3.1.工程概况 (1)3.2.地质概况及地下水情况 .......................................... 错误！未定义书签。
3.2.1地质概况 (2)3.2.2地下水情况 (3)3.3.主要工程数量 .................................................. 错误！未定义书签。
4.盾构端头井土体加固设计 (4)4.1．土体加固主要技术标准 (4)4.2．土体加固及注浆孔位布臵示意图 (4)5. 盾构端头井土体加固施工方案方法 (5)5.1.土体加固方案及工艺流程 (5)5.2.土体加固袖阀管注浆施工方法 (6)5.3.土体加固强度与稳定性验算 (8)5.4.土体加固效果的检测 (10)6. 盾构端头井土体加固施工组织 (10)6.1.组织机构 (10)6.2.劳动组织 (11)6.3.工期要求及设备机具配臵 (12)7、质量、安全、环境保护措施 (12)7.1质量保证措施 (12)7.2安全保证措施 (13)7.2.1施工现场安全要点 (13)7.2.2机械操作安全技术要点 (14)7.2.3施工用电安全保证技术要点 (14)7.3环境保证措施 (14)盾构端头井土体加固施工方案1．编制依据1.1．北京地铁6号线二期工程施工招标文件、施工图纸；1.2．北京地铁6号线二期工程岩土工程勘察报告；1.3．《建筑基坑支护技术规范》(JGJ120-99)；1.4．《建筑地基基础工程施工质量验收规范》()；1.5.《》()；1.6．国家有关方针政策，以及国家和地方的相关法律法规。
2．编制范围及原则编制范围北京地铁6号线二期工程郝家府站东端头；郝家府站～东部新城站区间右线盾构吊出井东、西端头；东部新城站西端头的加固工程。
地铁盾构隧道穿越既有铁路隧道的数值模拟
地铁盾构隧道穿越既有铁路隧道的数值模拟王军;缪林昌【摘要】Taking a shield tunnel section of Wuxi subway crossing an existing railway tunnel as an example,the three-dimensional mechanics model is established based on Ansys software,the law of railway tunnel structure distortion and force caused by shield tunnel construction are simulated numerically from aspects of shield push,pressuregrouting,construction condition and the neighboring tunnel spacing in construction,the distortion mechanism and the influence factor of the existing railway tunnel are analyzed.%以无锡地铁某盾构隧道区间穿越既有铁路隧道为工程实例,基于Ansys数值软件建立3维力学模型,从盾构隧道施工过程中的盾构推力、注浆压力、施工工况、相邻隧道间距4个方面对盾构隧道施工引起的既有铁路隧道的结构变形和受力规律进行了数值模拟,并分析了既有隧道变形的机理和影响因素。
【期刊名称】《现代交通技术》【年(卷),期】2011(008)005【总页数】4页(P66-69)【关键词】地铁;盾构隧道;既有隧道;数值模拟;结构变形【作者】王军;缪林昌【作者单位】无锡市轨道交通发展有限公司,江苏无锡214043;东南大学岩土工程研究所,江苏南京210096【正文语种】中文【中图分类】U452.2近年来，隧道盾构施工技术在城市地铁隧道、市政隧道等工程实践中广泛应用，新线隧道施工引起的地层移动对近邻结构的功能损害和安全威胁引起了学术界和工程界的广泛关注和重视，如何在隧道施工过程中有效地预测和控制地层变位以保护既有结构的安全，已成为城市地铁工程建设中必须解决的一项重要课题[1-2]。
盾构隧道近接下穿既有地铁车站的数值模拟
盾构隧道近接下穿既有地铁车站的数值模拟
王法;陶连金;赵艳
【期刊名称】《佳木斯大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2009(027)002
【摘要】以北京某盾构法施工的区间隧道下穿附近既有地铁车站工程为背景,在确定了合理的应力释放率并充分考虑了分步开挖及注浆加固区影响的基础上,采用三维有限差分计算软件FLAC3D进行了数值模拟.模型采用地层-结构模型,土体采用摩尔-库仑弹塑性模型.此外,隧道和车站结构采用结构单元模拟,既有车站变形缝采用连接单元模拟.预测盾构隧道施工后既有地铁车站的变形,为邻近既有车站的安全评估工作提供了依据.
【总页数】5页(P206-209,213)
【作者】王法;陶连金;赵艳
【作者单位】北京市勘察设计研究院有限公司,北京,100038;北京工业大学建筑工程学院,北京,100022;佳木斯大学,黑龙江,佳木斯,154007
【正文语种】中文
【中图分类】TU93;TB115
【相关文献】
1.地铁风道近接下穿既有地铁车站引起的结构变形 [J], 陶连金;郑辉;李文博;王文沛;王开源
2.地铁盾构隧道近接下穿既有铁路隧道加固范围优化设计
——以南宁地铁4号线下穿既有槎路隧道为例 [J], 唐志辉
3.地铁盾构隧道近接下穿既有铁路隧道加固范围优化设计——以南宁地铁4号线下穿既有槎路隧道为例 [J], 唐志辉
4.双线盾构隧道近接下穿既有隧道结构沉降变形与施工节点控制分析 [J], 高利宏
5.盾构隧道近接下穿地下大型结构施工影响研究 [J], 李围;何川
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地铁盾构下穿桥梁桩基安全性分析
地铁盾构下穿桥梁桩基安全性分析摘要：现如今，随着我国经济的飞速发展，国民经济的快速增长，城市公共交通压力也随之增大。
为缓解地面交通压力，优化城市规划，方便市民出行，轨道交通被广泛应用于各大城市之中。
目前桩基托换施工主要采用主动托换技术，即在即有桩基卸载前，对新桩以及托换体系施加荷载，将上部荷载和变形运用顶升装置加以动态控制。
本文以某地铁盾构区间下穿现有高速公路桩基工程为依托，采用有限差分数值分析软件FLAC3D建模对桩基进行安全性分析，并对现有设计、施工方案提出优化建议。
关键词：地铁;盾构下穿桥梁;桩基;安全性引言随着城市建设以及轨道交通建设的飞速发展，地铁盾构将不可避免的下穿现有的各种构造物，如何确保构造物的安全是不容忽视的问题。
文中以某地铁盾构区间下穿现有高速公路桩基工程为依托，采用有限差分数值分析软件FLAC3D建立三维模型，通过模拟高速公路桥梁桩基托换与地铁盾构隧道开挖的全过程，分析了桥梁桩基的受力与变形、盾构隧道掘进过程中的管片受力与变形等，进而进行安全性分析，并对施工方案提出优化建议，为其他类似工程提供参考。
1工程简介某地铁隧道区间下穿高速公路，隧道左右线间距约为9.0～22.0m，隧道结构顶板埋深为13.50～24.30m；底板埋深为19.50～30.30m，平均埋深为26.60m。
设计采用盾构法施工，本区间原始地貌为海冲积平原，因城市化建设，沿线场地已经过人工改造，现状为城市道路、居民小区，地形较为平坦。
区间的场地条件较复杂，两侧及顶部地面的建（构）筑物较多，场地内管线复杂，主要有电力电缆、雨水、给水、污水、燃气和路灯等。
隧道下穿高速桥桩段，在揭露深度内地层自上而下有杂填土、淤泥质粉质粘土（含淤泥质砂）、粉质粘土、粉砂、细砂、粗砂、卵石、以及花岗岩层。
隧道下穿高速公路段围岩类别综合分级为Ⅵ级。
2隧道设计及施工方案2.1隧道设计方案隧道区间采用盾构法施工。
盾构区间采用直径为6.0m圆形钢筋混凝土管片断面，隧道的净空尺寸为D=5400mm，衬砌采用预制装配式C50钢筋混凝土平板形管片单层衬砌，衬砌厚30cm。
2009J086-SS00QL0103 北京市地铁6号线下穿京广桥评估咨询-最终
北京市地铁6号线下穿京广桥、朝阳门桥和京广桥现况检测及评估咨询京广桥评估咨询报告2009J086—SS00QL0103咨询证书（甲级）编号1032801001北京市市政工程设计研究总院2009 年 9 月 11 日咨询文件扉页目录1．工程概况 (1)2．评估依据 (1)3．评估内容及流程 (2)3.1 评估内容 (2)3.2 评估流程 (2)4．京广桥简介 (3)4.1、桥位 (3)4.2、水文地质资料 (3)4.3、设计标准 (4)4.4 桥梁结构形式 (4)5．地铁6号线下穿京广桥位置关系 (8)6．6号线穿越工程影响范围 (13)7．京广桥现况检测 (15)7.1 检测范围 (15)7.2 检测内容 (15)7.3 检测结论 (15)8．地铁10号线施工第三方监控结果 (16)8.1 监测范围 (16)8.2 监测结果 (18)8.2.1 累计沉降值 (18)8.2.2 变形情况历时曲线..................... 错误！未定义书签。
8.2.3 桥梁结构变形稳定性评价分析 (28)8.2.4 对第三方监测工作的建议 (28)9. 10号线施工完成后桥梁沉降结果分析 (29)10．6号线穿越工程对桥梁结构安全的影响 (30)11．6号线施工时应满足的桥梁技术指标 (31)12．施工监测原则及要点 (33)12.1 监测原则 (33)12.2 监控要点 (34)10.3 施工预警 (34)13．结论与建议 (34)14．存在问题....................................... 错误！未定义书签。
1．工程概况北京地铁6号线一期工程是一条贯穿中心城东西方向轨道交通线，西起西四环的五路居，向东延玲珑路、车公庄大街、平安大街、北河沿、五四大街、东四大街、朝阳门内外大街、朝阳北路至草房站，全线为地下线，线路总长度30km ，共设20座地下站车站。
在西端五路地区和10号线联合设置停车场，东端草房地区设置车辆段。
北京地铁敞口式盾构掘进技术研究及应用
建筑机械 2014.334施工技术CONSTRUCTION TECHNOLOGY随着我国社会经济快速发展及城市化进程的加快，为缓解地面交通压力，城市地铁得到了极大发展。
我国城市地铁区间的施工也已逐渐过渡到以盾构法为主的时代。
目前，北京地铁建设规模较大，也取得了一定的研究成果。
然而北京地区地层复杂，砂砾石/砂卵石复合地层和粉细砂/中粗砂复合地层分布较为常见，土压平衡盾构掘进过程中刀具磨损严重，刀具寿命较短，施工成本较高。
但在无水或降水条件下，该地层有较好的稳定性，故敞口式盾构在北京地区具有其独特的用武之地。
本文依托北京地铁6号线2期15标敞口式盾构段，提出了敞口式盾构改造措施，通过数值分析和现场实施情况验证了方案的有效性，为今后类似工程提供借鉴，具有一定的工程推广价值。
1 工程概述1.1 工程概况北京地铁6号线15标郝家府站-东部新城站(简称郝-东区间)区间里程范围K40+512.95!K41+770.4。
选取右线区段K41+174!K41+571作为敞口式盾构施工段，如图1所示。
两隧道净距9m，盾构外径6m，区间隧道顶板埋深约为8.8!10.3m。
线路主要沿现有市政道路运河东大街北侧的农田下敷设，行人及车流量均较小，沿线大部分为市政道路、农田、蔬菜大棚和树林。
1.2 地质条件如图2，敞口式盾构穿越地层主要为杂填土、粉质粘土、粉土、粉细砂和中粗砂，各地层性质如下：(1) 杂填土：黄褐色，松散，稍湿，含草根和灰渣，连续分布。
(2) 粉质粘土：灰色、局部黄褐色，软塑局部硬塑，中高!中压缩性，含云母、氧化铁、有机质，连续分布。
(3) 粉土：灰色、灰黄色，中度密实，中压缩性，透镜体分布。
(4) 粉细砂：褐黄色、灰色，中度密实，饱和，低压缩性，含云母、氧化铁，局部夹粉土、粉质粘土薄层，连续分布。
(5) 中粗砂：灰色、褐黄色，密实，饱和，低压缩性，含云母、氧化铁、有机质，连续分布。
1.3 盾构掘进方案(1) 地下水处理。
北京暗挖地铁车站变形数据统计分析与施工优化
北京暗挖地铁车站变形数据统计分析与施工优化随着社会经济的发展、科学技术的进步以及城市化进程的加快,人口密集,交通拥挤的问题在城市中越来越常见,而地铁的出现有效地缓解了这些问题。
由于城市地表建筑物繁多,地下管线错综复杂,城市中地铁车站的施工往往采取暗挖的方法,因此如何有效地控制暗挖地铁车站施工引起的地表沉降和地层变形显得尤为重要。
本文通过对北京所有的暗挖地铁车站进行统计,并调研了北京地铁四号线、五号线、六号线、七号线以及十号线部分车站的现场实测数据,通过统计分析的方法,从地表沉降、地层损失以及沉降槽宽度参数等方面,研究了北京暗挖地铁车站的地表以及地层沉降规律。
同时,以北京地铁十六号线苏州街站工程为依托,运用Midas GTS以及FLAC 3D软件,通过数值模拟的方法,研究不同埋深状况下修建车站引起的地层响应,并对地铁车站PBA工法不同导洞开挖顺序进行了优化分析,运用层次分析法综合评价,得出了导洞最优开挖方案。
本文的主要结论如下:(1)截至2016年11月,北京暗挖地铁车站总数为78座,北京暗挖地铁车站运用最多的施工方法为洞桩法;北京暗挖地铁车站大部分分布在埋深4m～10m的地层中;北京暗挖地铁车站采用最多的结构型式为三拱双柱双层式结构。
(2)通过统计分析,得出以73.90mm作为暗挖地铁车站地表沉降的控制值较为经济合理,在一定程度上可以反映现有施工能力和技术状况的平均水平,且不会对暗挖地铁车站结构施工和周边环境产生较大的影响。
(3)对北京暗挖地铁车站现场监测数据进行调研,从车站施工方法、埋深以及车站结构型式三个方面进行了统计分析,拟合出了暗挖地铁车站的地表沉降槽曲线,并深入研究了地层损失率和沉降槽宽度参数,得出了北京暗挖地铁车站的地表沉降以及地层变形规律,同时,也详细分析了车站埋深对车站结构选型以及施工方法选择的影响。
(4)基于北京地铁十六号线苏州街站工程,运用数值模拟的方法,深入研究了不同埋深车站的地表沉降规律,得出了最大地表沉降值、塑性区分布以及沉降槽反弯点距离随埋深的变化规律;基于数值模拟结果,运用层次分析法综合评价,得出了 PBA工法导洞的最优开挖方案。
地铁区间重叠隧道近接施工数值分析
本项目为某地铁在建区间，为控制性工程。隧
道基底埋深17.0 - 30.0 m （标高-9.747 ~ -23.169 m）。施工难点是区间近接重叠段施工。新 建隧道周围有60-800 mm地下连续墙，墙底高度为 12.7-28.5 mo区间隧道与其关系为侧穿，水平净
收稿日期：2018-11 -02 作者简介：刘 伟（1979 -）,男，山东单县人。高级工程师，硕
2数值分析 2.1数值模型的建立
数值分析使用FLAC3D有限差分软件，实际位 置与计算模型，见图1、图2。
图2中，为减小边界效应影响，数值模型上边界 取至地表，左边界取为对称边界，其他边界按3D ~ 5D确定，地层假定在水平方向成层状沉积。模型尺 寸为40.0 mx53.8 mx 120.0 m（横 x竖 x纵）。除顶 面、左边界外各边界施加垂直该面方向约束，顶面为 自由面。
数值计算中涉及的土层参数及衬砌材料参数,
见表1。
表1数值计算土层参数及材料参数
编号
名称(
重度/
kN • m ~3)
黏聚力/内摩擦角/弹性模量/ 泊松比
kPa
(°)
MPa
1 素填土
18.5
20
10.2
50
0.32
2 粉土
19.8
8
28.0
14
0.30
3 粉细砂
19.2
6
33. 1
135
0.26
4 圆砾
刘伟：地铁区间重叠隧道近接施工数值分析 D01：10. 13379/j. issn. 1003-8825.2019.03.37
・199・
地铁区间重叠隧道近接施工数值分析
刘伟
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北京地铁六号线青年路车站～十里堡车站区间隧道穿越铁路FLAC3D数值分析报告中国矿业大学（北京）土木工程系二Ο一零年一月1. 概述1.1 引言地铁区间隧道盾构法施工是目前广泛采用的隧道施工技术。
在我国，地铁施工造成地面沉陷、周边建（构）筑物损害、隧道涌水、城市生命线工程损害等事故时有发生，往往造成严重的经济损失与社会影响；其中隧道施工引起地层沉降的三维预测与控制问题尤显重要。
在隧道工程施工以前，国内外普遍采用数值模拟分析计算的方法预测施工引起的地表变形及对周边建构筑物的影响。
即将建设的北京地铁六号线工程——青年路车站～十里堡站区间隧道工程，盾构隧道从铁路下穿过，考虑到建筑物稳定性的需要，需对此施工过程进行数值分析。
本报告采用国际上最先进的岩土工程数值分析软件系统，对隧道施工进行了三维数值分析，来说明隧道施工的先后顺序。
1.2 工程概述十里堡站~青年路站区间沿现状朝阳北路道路南侧地下敷设，线路呈东西走向，西段区间起于朝阳北路与十里铺路相交路口的十里堡站，出站后沿朝阳北路路中向东敷设，线路经过一人行天桥、京包铁路及箱涵，止于朝阳北路与青年路相交路口的青年路站。
区间全长1041.54m，采用盾构法施工。
在区间中部穿越京包铁路及京包铁路下的箱涵。
铁路箱涵外包尺寸43.15m×7.8m，采用混凝土预制顶进施工，箱涵的南北两侧局部设置护坡桩，桩长约14m。
铁路为5股道，分别是电厂专用线，东北环线，星双联络线，砖瓦厂专用线和建材厂专用线。
2 三维数值分析建模与软件系统概述地铁隧道施工是典型的三维空间问题，盾构隧道施工引起的地表沉降具有显著的时空效应。
隧道施工动态过程引起地层移动变形包括：先期沉降、前方沉降或隆起、通过时的沉降、建筑空隙引起的沉降与滞后沉降等。
隧道施工对地表影响的研究方法有：经验公式、随机介质理论法、弹塑性与粘弹塑性理论解析法、数值计算方法等。
施工之前，基于现场工程条件的三维数值模型是计算地表沉降最有效的手段。
基于三维数值分析的方法，能模拟实际土层的变异情况、盾构管片结构—围岩共同承载特性、盾构施工的工艺参数、壁后注浆参数等，使预测趋于合理。
2.1数值分析的建模依据（1）北京地铁6号线一期工程初步设计文件（2008.9）；（2）北京地铁6号线一期工程初步设计审查意见；（3）北京地铁6号线环境安全风险源分级汇总表（2009年4月）（4）《北京地铁6号线一期工程施工设计技术要求(送审稿)》；（5）《北京地铁6号线一期十里堡站~青年路岩土工程勘察报告》及后续的补勘报告；（6）北京地铁6号线一期工程线路资料（电子文件）（7）地铁6号线一期工程地形、管线图（电子文件）（8）降水咨询审查意见（9）《北京轨道交通6号线一期工程建(构)筑物调查资料》（10）甲方及总体组提供的其他相关文件（11）国家、行业和北京地区相关的设计标准、规范、规程。
2.2 计算分析参照的标准规范(1)《地铁设计规范》（GB50157-2003）(2)《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）(3)《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）2.3 数值计算的建模原则与计算模型概述建模原则：（1）采用三维数值模型，而非二维平面模型，旨在考虑隧道开挖的施工过程影响，便于分析由于施工过程引起地表移动的时空效应问题。
（2）考虑盾构法动态施工过程，对该区间盾构隧道施工导致的地面建筑物沉降进行了FLAC3D数值计算分析（3）土层厚度、土层力学参数、地下水位等水文地质条件等按照勘察报告提交的参数进行选取，在不同的纵断面位置，按照建模位置对应的参数选取，土层厚度变化的按照该土层在该位置附近的平均值选取；土层强度参数按照勘察报告提供的建模位置相应钻孔的土层强度参数选取；当该位置无直接的土层勘察数据可选取时，则按照该土层的平均强度参数选取。
（4）盾构类型与施工参数，按照北京地铁目前普遍采用的土压平衡盾构，即：数值计算建模考虑土压平衡盾构机在正常掘进工作状态下对上述不同模型的地表及周边建构物的影响。
盾构掘进速度按照每天推进6~7环管片（如6环：7.2m/天）的推进速度进行施工过程模拟。
（55）考虑盾构施工过程的同步注浆和壁后注浆对围岩的加固作用，管片及注浆体和围岩共同承载。
2.4 数值分析用的FLAC3D软件系统介绍本次计算分析采用的软件系统是由美国引进的FLAC-3D系统，它是目前世界上最优秀的岩土工程数值分析软件之一。
FLAC-3D是直接针对岩土工程的软件系统，其齐全的岩土材料与支护结构模型和强大计算功能是其他通用有限元软件系统难以比拟的。
因此，国际隧道工程及其他岩土工程广泛采用FLAC-3D进行分析计算。
FLAC（拉格朗日元法）是基于有限差分的数值计算软件，FLAC3D考虑了岩土材料复杂性、可变性，以及岩土的非均质、不连续、大变形、大应变、非线性和峰值后强度特征。
FLAC3D适于隧道工程问题的原因在于它提供了适于岩土特性的本构模型，如横观各向同性、摩尔—库伦、剑桥、零模型模拟开挖、应变软化、砌体节理模型以及粘性模型和渗流模型等。
对不同介质之间的不连续面可采用交界面模拟等。
FLAC3D比其它软件优越之处还在于它具有很好的支护结构模型，与其他同类软件相比，它能较好地模拟隧道衬砌（管片）、锚杆、支柱和其他支护单元。
因此非常适合于隧道开挖等岩土工程问题。
FLAC法预计地表沉降时，将沉降视为力学过程，不仅能够预计地表移动，而且可以给出地层的受力状况，并能考虑各种施工因素的影响。
FLAC3D可模拟多种不同力学特性的材料，可模拟复杂土层条件，可模拟盾构推进、管片支护、土体变形破坏的渐进过程等；这些都为FLAC-3D在国际上赢得了广泛的声誉。
3 三维数值模拟的建模应该指出的是，期望采用数值分析模型绝对准确地模拟复杂的盾构隧道施工过程及诱发的地表建筑物沉降是困难的，这与复杂多变的岩土参数、盾构施工参数、注浆参数在一定程度的变异性密切相关。
在数值分析过程中，均按照工程的实际工况进行模拟，以下为数值分析建模过程。
3.1 计算域的确定计算范围：模型上边界上至地面，下边界至少在隧道底部3D以下，横向取至距隧道中线两侧各6.5D，模型沿隧道轴线长度为20D。
模型尺寸足以考虑盾构隧道施工扰动的影响范围。
3.2 建筑物荷载条件模拟过程主要考虑建构筑物荷载作用，其荷载为隧道邻近建筑物结构自重。
建筑物结构荷载简化为均布竖向矩形荷载（对筏板基础而言），通过建筑物基础在埋深处传递到地基土。
条形基础则按照荷载通过基础梁传递到地基的方式施加。
3.3 边界条件确定模型侧面和底面为位移边界，模型两侧的位移边界条件是约束水平移动，模型底部位移边界为固定边界，约束其水平移动和垂直移动。
模型上边界为地表，为自由边界。
关于模型的荷载条件，计算模型同时考虑土体重力和水压力作用的水土耦合作用，在计算模型的两侧外边界水平方向的侧向土压力，采用静止土压力作为荷载边界。
3.4材料模型以及变形模式土体模型采用弹塑性理论计算，岩土体材料模型采用摩尔-库仑准则，变形模式采用大应变变形模式进行计算。
盾构隧道的管片：钢筋混凝土管片，采用弹性本构模型模拟，管片厚度400mm，单元模型采用壳体实体单元。
建筑物的基础采用弹性本构模型模拟，隧道旁建筑物的筏板基础采用FLAC3D弹性板壳结构（此处为平板结构单元）单元进行模拟。
3.5 计算模型概述计算模型：本次数值分析模型尺寸为：长为170m，宽为190m，高为50m，数值模拟的三维网格模型如图3-1。
计算模型大小足以考虑空间效应、开挖、结构加固、地层加固、边界效应等影响。
计算模型共计177050个单元，185610个网格点。
计算中的所有边界均为位移边界条件，其中模型上表面为自由边界，下表面方向为z方向位移固定，左右边界为X、y方向位移铰支。
计算模型分两个模型开挖。
第一个模型，第一步开挖左侧隧道，第二步开挖右侧隧道；第二个模型，第一步开挖右侧隧道，第二步开挖左侧隧道。
图3-1 盾构隧道模型4 数值模拟与结果分析4.1 先开挖左侧隧道，再开挖右侧隧道4.1.1 第一步，先开挖左侧隧道图4-1 第一步开挖后模型竖向位移云图图4-2 第一步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵竖向位移云图图4-3 第一步开挖后模型截面竖向位移云图图4-4 第一步开挖后模型横向位移云图图4-5 第一步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵横向位移云图图4-6 第一步开挖后模型截面横向位移云图图4-7 第一步开挖后模型纵向位移云图图4-8 第一步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵纵向位移云图图4-9 第一步开挖后模型截面纵向位移云图图4-10 第一步开挖后模型横向应力云图图4-11 第一步开挖后模型纵向应力云图图4-12 第一步开挖后模型竖向应力云图4.1.2 第二步，开挖右侧隧道图4-13 第二步开挖后模型竖向位移云图图4-14 第二步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵竖向位移云图图4-15 第二步开挖后模型截面竖向位移云图图4-16 第二步开挖后模型横向位移云图图4-17 第二步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵横向位移云图图4-18 第二步开挖后模型截面横向位移云图图4-19 第二步开挖后模型纵向位移云图图4-20 第二步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵纵向位移云图图4-21 第二步开挖后模型截面纵向位移云图图4-22 第二步开挖后模型横向应力云图图4-23 第二步开挖后模型纵向应力云图图4-24 第二步开挖后模型竖向应力云图4.2.1 第一步，先开挖右侧隧道图4-25 第一步开挖后模型竖向位移云图图4-26 第一步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵竖向位移云图图4-27 第一步开挖后模型截面竖向位移云图图4-28 第一步开挖后模型横向位移云图图4-29 第一步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵横向位移云图图4-30 第一步开挖后模型截面横向位移云图图4-31 第一步开挖后模型纵向位移云图图4-32 第一步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵纵向位移云图图4-33 第一步开挖后模型截面纵向位移云图图4-34 第一步开挖后模型横向应力云图图4-35 第一步开挖后模型纵向应力云图图4-36 第一步开挖后模型竖向应力云图4.2.2 第二步，开挖左侧隧道图4-37 第二步开挖后模型竖向位移云图图4-38 第二步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵竖向位移云图图4-39 第二步开挖后模型截面竖向位移云图图4-40 第二步开挖后模型横向位移云图图4-41 第二步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵横向位移云图图4-42 第二步开挖后模型截面横向位移云图图4-43 第二步开挖后模型纵向位移云图图4-44 第二步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵纵向位移云图图4-45 第二步开挖后模型截面纵向位移云图图4-46 第二步开挖后模型横向应力云图图4-47 第二步开挖后模型纵向应力云图图4-48 第二步开挖后模型竖向应力云图5. 数值计算分析结论表5-1隧道开挖顺序对铁路的影响分析位移/mm施工阶段隧道水平隧道竖向地表水平地表沉降先开挖左侧隧道15.23 20.25 6.1 4.2再开挖右侧隧道25.75 25.20 6.5 4.4先开挖左侧隧道20.39 9.71 8.3 3.2再开挖右侧隧道20.95 17.62 8.5 6.8 1．第一个方案，第一步开挖左侧隧道时，隧道水平位移15.23mm，隧道竖向位移20.25mm，地表沉降为4.2mm，地表水平位移为6.1mm。