盾构下穿建筑物的沉降规律与远程自动监测系统的研究.doc

国内图书分类号: 国际图书分类号:西 南 交 通 大 学研 究 生 学 位 论 文盾构下穿建筑物沉降规律与远程自动监测系统研究年 级： 二八级 姓 名： 刘 强 申请学位级别： 工学硕士 专 业：桥梁与隧道工程指 导 教 师： 漆泰岳 教授 二一 年 九 月Classified Index:U.D.C:Southwest Jiaotong UniversityMaster Degree ThesisRESEARCH ON SUBSIDENCE LAW OF A BUILDING UNDER THE CONDITIONOF SHIELD TUNNELING AND STUDYON AUTOMATIC MONITORING SYSTEMGrade: 2008Candidate: Liu QiangAcademic Degree Applied for: MasterMajor: Bridge & Tunnel EngineeringSupervisor: Prof. Qi TaiYueSeptember, 2010西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1保密，在 年解密后适用本授权书；2不保密，使用本授权书。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名： 指导老师签名：日期： 日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 1、杭州地铁1号线秋涛路站城站站盾构区间隧道工程为背景，分析了隧道盾构施工对邻近建筑物影响的主要因素，结合本工程的实际情况，考虑与该工程相关的影响因素，重点研究隧道盾构施工下穿该邻近建筑物时，建筑物的体现出的沉降规律以及建筑结构内力的变化规律。2、针对杭州地铁1号线秋涛路站城站站盾构区间隧道工程难以采用传统的人工监测方法进行信息化施工的特点，本文提出了适合于城市建筑物密集、交通繁忙地区地铁隧道施工的远程自动监测的方法，对隧道盾构施工远程自动监测系统的原理、组成、信息系统的开发进行了研究。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 西南交通大学硕士研究生学位论文第80页摘 要在地面建筑密集的城市中进行地铁隧道施工，必然会引起地层移动和变形，对周边的建筑物造成不利影响。城市地铁区间隧道盾构施工引起邻近建筑物的沉降规律，以及实时自动获取建筑物沉降变形信息，并判断和评价建筑物的安全状态，一直以来都是隧道工程界普遍关注的热点问题。本文以杭州地铁1号线秋涛路站城站站盾构区间隧道工程为背景，分析隧道盾构施工对邻近建筑物沉降与受力的影响，具体包括以下几个方面：1分析无建筑物时，隧道施工引起的地表沉降的规律，进而分析邻近建筑物时，隧道施工对地面建筑物沉降的影响。2分析隧道施工对地面建筑物影响的主要因素，然后结合本工程的实际情况，考虑与该工程相关的影响因素，包括：建筑物结构形式及分类、建筑物与盾构隧道的空间关系、盾构掘进参数。确定以兴隆西村13幢为研究对象，该建筑修建于1982年，为5层砖混结构，条形基础，基础埋深1.2m，隧道埋深15.78m，隧道左线从建筑物下方中间穿越。重点研究隧道盾构施工下穿该邻近建筑物时，建筑物的体现出的沉降规律以及建筑结构内力的变化规律。3通过建立建筑物弯曲和倾斜变形控制的地表容许沉降和容许土体损失率，来判断盾构隧道施工是否对邻近建筑物产生损坏。4为保证施工安全顺利进行，本工程采用信息化施工的理念，考虑到杭州地铁1号线秋涛路站城站站盾构区间隧道工程难以采用传统的人工监测方法进行信息化施工的特点，本文提出了适合于该工程实际情况的隧道施工的远程自动监测的方法。隧道盾构施工远程自动监测系统包括两大部分，一是位于施工现场的自动量测系统，二是位于施工现场以外的信息管理系统。其中自动量测系统主要完成施工期间监测数据采集功能，包括传感器、数据传输电缆和数据采集仪器；信息管理系统具备数据访问与查询、数据反馈与地层变形预测等功能。关键词 盾构隧道；邻近建筑物；地表沉降；自动监测系统AbstractIn density urban area, Subway tunnel construction will inevitably cause strata movement and deformation, and then cause damage to the adjacent buildings. In city, It is a big concern for engineer to obtain the buildings subsidence rule due to construction of shield tunnel and to gain the real-time settlement information of building automatically, and then use them to evaluate or estimate the safe state of buildings.This article base on Hang Zhou metro line 1 Qiu Tao Road subway station Railway station interval shield tunnel project. The main purpose is to analyze the influence caused by the tunnel construction beneath a building. The article mainly include the following parts.1.Analyze the basic law of ground surface settlement by the construction of a shield tunnel, and then analyze the building settlement by the construction of a shield tunnel.2.Analysis of the main influence factors of shield tunneling nearby buildings is conducted, which includes the structure form and classification, the spatial relationship between buildings and tunnel, tunnel excavation parameters etc. A typical building is chosed for simulation, This strip foundation building was constructed in 1982, which have five floors, buried depth is 15.58m, embedded depth is 1.2m and the left line of the tunnel pass through the building below. The main propose of the research is to find the settlement rule and structural mechanical characteristics of building caused by the tunnel construction. 3.Through the analysis of the surface subsidence allowance and the soil loss allowance which are subjected to building bending deformation and tilt, to estimate the damage degree of the building.4.For the safe of the construction, The informationized method is applied to this project. According to the truth that Hang Zhou metro line 1 shield tunnel project which is not suitable for using traditional manual monitoring method, A remote automatic real-time monitoring method is proposed to meet the need of tunneling. Shield tunneling remote automatic real-time monitoring system includes two parts, one is the automatic measurement system which located in the construction site, the other one is called the information management system which located outside the construction site. Automatic measurement system includes sensors, data transmission cable and data acquisition instruments, which have the monitoring data acquisition functions. Information management system contains data access and query data, data feedback and strata distortion forecast functions.Key words: shield tunnel; adjacent structures; ground settlement; automatic monitoring systems目 录第1章 绪 论11.1 隧道施工引起的地表变形研究回顾11.2 隧道施工对邻近建筑物影响研究回顾31.3 隧道工程施工信息化系统研究回顾61.4 本文的研究工作81.4.1 选题的意义和必要性81.4.2 本文主要研究内容8第2章 隧道施工引起地表沉降的基本规律92.1 隧道施工引发的地表沉降基本规律92.1.1 地表沉降沿横断面方向分布规律92.1.2 地表沉降沿纵断面方向分布规律102.2 盾构法施工的地表沉降规律122.2.1 地表纵向沉降规律132.2.2 沉降历时规律132.3 地表沉降的原因和主要影响因素142.3.1 地表沉降的原因142.3.2 地表变形的影响因素152.3.3 盾构法施工地表沉降的原因162.4 本章小结17第3章 盾构施工引起建筑物沉降的主要影响因素分析183.1 隧道开挖对上部建筑物的变形影响183.2 建筑结构抵抗变形的性能193.2.1 基础刚度203.2.2 建筑物结构的刚度和重量203.2.3 结构所处沉降槽的位置213.2.4 隧道断面尺寸及开挖进尺的影响213.3 建筑结构在隧道开挖下的变形模式223.3.1 上部结构的破坏模式223.3.2 基础的破坏模式233.4 控制建筑物受影响的措施243.4.1 施工控制243.4.2 地层加固措施253.4.3 结构措施253.5 隧道施工过程中建筑物评价标准的建立263.5.1 建筑物基础变形控制的地表允许沉降标准263.5.2 沉降槽宽度参数法评价标准303.6 本章小结31第4章 盾构施工主要影响因素对邻近建筑影响实例分析324.1 工程概况324.2 与本工程相关的主要影响因素334.2.1 建筑物结构形式及分类334.2.2 建筑物与盾构隧道的空间关系334.2.3 盾构掘进参数344.2.4 本工程数值模拟考虑的因素344.3 建立数值模型354.3.1 数值模型的特点354.3.2 数值模型参数指标364.4 计算成果及分析374.4.1 建筑物及地表沉降分析384.4.2 建筑物沉降安全评价524.4.3 建筑物结构受力分析534.5 建筑物地基变形分析584.6 本章小结59第5章 隧道盾构施工远程自动监测系统研究615.1 隧道工程监测概述615.1.1 隧道监测的目的625.1.2 盾构隧道监测内容625.1.3 监测断面和测点布置625.1.4 监测频率635.1.5 预警、报警值635.2 隧道监测方法645.2.1 人工监测方法645.2.2 自动监测方法655.3 盾构隧道施工远程自动监控系统675.3.1 盾构隧道施工自动量测系统675.3.2 盾构隧道施工信息管理系统685.4 本章小结71结 论72致 谢74参考文献75攻读硕士期间发表的论文及参加的科研项目78第1章 绪 论国内外对隧道施工引起的地面沉降研究较多，但大多数都没有考虑邻近建筑物的工况，或在分析过程中用荷载代替建筑物及其基础，这种不考虑建筑物或者采用荷载简化法，均忽略了建筑物存在情况下隧道施工引起的沉降变化问题。如何在基础设施遍布的城市中进行安全施工是建设中的难题。工程实践证明，必须在施工过程中采用监控量测和信息反馈技术，及时地修改设计、指导施工和跟踪动态管理，安全地完成地下工程的建设 刘招伟，赵运臣. 城市地下工程施工监测与信息反馈技术M.北京：科学出版社.2006。1.1 隧道施工引起的地表变形研究回顾在隧道施工引起的地表移动和变形中，地表沉降的大小和分布是最受关注的。对于隧道施工引起的地表沉降问题的研究，起源于对煤矿等矿山巷道上方地表沉降现象的分析。对于这种现象，首先对地表沉降槽的形状进行观察，将沉降槽的曲线形态以数学形式加以表现，逐步对地表沉降分布、最大沉降量等进行理论和经验上的推断。根据煤矿地区巷道开挖地表下沉的实测结果，Martos F.(1958) Maros F. ,Concerning an approximate equation of subsidence trough and its time factors, Proc. of theInternational Strata Control Congress,Leipzig,1958提出隧道开挖所引起的地表沉降槽可由误差函数近似表示。1969年，在当时大量隧道开挖施工引起的地表沉降实测资料的基础上，Peck R.B系统地提出了地层损失的概念和估算隧道开挖地表下沉的实用方法Peek R.B. Deep excavations and tunneling in soft ground. Proc. 7th International Conference on SoilMechanics and Foundations Engineering, Mexico City, State-of-Art Report,1969.p:225-290，即Peck公式。此后，Peck R.B本人及其他不少学者和工程技术人员作了大量工作，使之成为目前应用最为广泛的预计隧道施工地表沉降的方法。Peck R.B认为，在不排水情况下，隧道开挖形成的地表沉降槽的体积应等于地层损失的体积。他假定地层损失在整个隧道长度上均匀分布，隧道施工所产生的地表沉降横向分布近似为一正态分布曲线(如图1- 1所示)，因此提出如下地表沉降分布的预计公式： (1- 1) (1- 2)式中 S(x)距离隧道中心轴线为x处地表沉降值(m)；Smax隧道中心线处地表最大沉降量(m)；Vi施工引起的隧道单位长度地层损失(m3/m)； i地表沉降槽宽度系数(m)。公式(1-1)和(1-2)中，需要确定Vi和i两个参数。这些参数与隧道开挖深度、断面尺寸、地层条件和施工条件密切相关，Peck R.B、Cording、Clough、Schimidt等3- Attewell P.B ,Yeates J. and Selby A.R. , Soil movements induced by tunneling and the effects on pipe-Lines and structures,Blackie and Son, London,1986许多学者对参数的取值进行了大量研究，给出了许多经验取值。英国是世界上最早修建地下铁道的国家，对地铁等城市隧道施工地表沉降问题研图1- 1 沉降槽的横截面曲线究较多。它们的工作大部分是由英国TRRL(Transport and Road Research Laboratory)所进行的。OReilly，New等M.P.OReilly,B.M.New,Settlements above tunnels in the UK-their magnitude and prediction,Tunnelin-G82,1982,173-181,Barry M.New,M.P.OReilly, Tunneling induced ground movements:predicting the magnitude and effe-cts,in:James D Geddes eds. ,Proc. 4th International Conference on Ground Movements and Structures,Pentech Press,London,1992.671-697针对不同的地层，研究了采用不同施工方法所引起的地表沉降问题。在大量实测资料的基础上，提出了实际沉降槽宽度、地层损失和地表沉降的预计公式。根据单孔隧道地表沉降结果，按照叠加原理，得出了开挖双孔隧道引起的地表沉降计算公式。Attewell等4还通过假定横向地表沉降为一正态分布形式，纵向分布为二次抛物线形态，得出了隧道施工引起的三维地表运动公式。Kimura和Mair等T.Kimura,R.J.M,Centrifugal testing of model tunnels in soft clay,Proc.of Int.Conf.on Soil Mechanics & Foundation Engineering,Stockholm,Balkema,1981还通过离防模型试验对伦敦几种地层中隧道施工所产生的地表沉降预计参数进行了探讨。按照体积不变的假定，可以得到地表水平位移的计算公式。欧洲其它许多国家和美国等到在大量城市隧道建设中，对于施工引起的地表沉降问题进行了许多研究，积累了丰富的实测资料，他们大都采用Peck公式或者基于英国学者所提出的以经验公式为主的方法进行预计。日本在长期的城市隧道施工中积累了丰富的经验，尤其是在软土地层中进行隧道建设，因而对于隧道施工所引起的地表沉降问题非常关注，许多学者对此课题进行过深入研究T.Nomoto,H. Mori,M.Matsumoto,Overview of ground movement during shield tunneling:A survey onJapanese shield tunneling,in:Fujita & Kusakabe eds. ,Proc.Underground Construction in Soft Ground,Balkema,Rotterdam,1995.345-351。Fujita提出了盾构隧道地表沉降预计方法；半谷根据实测资料，给出了地表最大沉降量的预计方法。在软土地层条件下，软土的固结沉降占有相当大的比重。藤田进行了软土地层中不同盾构施工方法对地层的影响方面的研究，森氏、岛田等亦提出实用的计算公式。在以上的研究中，大多是根据隧道开挖后地表沉降槽的形状，认为可以采用一定的曲线形式表示，再根据地表沉降实测结果或已有的资料，确定曲线的具体特征参数。计算机的出现为数值分析提供了强有力的工具。因为地表沉降影响因素较多，任何简单实用的计算方法均无法反映众多因素的综合影响。而借助于计算机，可以较全面地考虑影响地表移动及变形的各主要因素，较为准确地预计隧道施工引起的地表移动及变形，并提出有效的控制地面沉降的方法。常用的预计地表位移与变形的数值分析方法主要是有限单元法。采用有限单元法预计隧道施工引起的地表沉降时，将沉降视为力学过程，不仅能够计算出地表的移动及变形，而且可以得到地层内部的应力、变形状况。根据地层条件及隧道施工情况，可以将地层假定为弹性、弹塑性或者粘弹塑性等不同类型的介质。弹性介质有限元方法一般适用于地层和施工条件较好的情况。日本大阪地区曾采用弹性有限元法对隧道开挖施工引起的地面沉降进行了估算，取得了较为满意的效果；日本学者总结弹性有限元计算结果，根据地表沉降实测资料加以修正，提出估算地表沉降的实用公式刘建航，候学渊. 盾构法隧道M. 北京：中国铁道出版社，1991。由于隧道施工过程中，周围土体可能受到较大扰动。采用弹性介质有限元方法常常使估算值偏小，因此通常需要将土体视为弹塑性介质进行非线性分析。非线性有限元方法不仅能够考虑隧道施工引起的地层损失，而且可以考虑土体的失水固结、土体本身的压缩性等，能够考虑到多种施工方法，如压气、降水等对地表沉降的影响，考虑各种断面形式，因而获得了广泛的应用。目前已开发出了各种成熟的二维及三维线性与非线性有限元程序，能够考虑不同类型的土的本构关系和各种施工因素，在隧道施工引起的地表移动与变形的分析中获得了应用。在现场实测、理论分析的基础上，为了对隧道施工引起的地表变形特征、影响地表变形的因素等进行探讨，许多学者还通过模型试验方法对这一课题进行研究。这些模型试验方法主要有相似材料模型试验、离心模型试验等，这方面的成果也有许多7,Toshi Nomoto, Shinichiro Imamura, et al, Shield tunnel construction in centrifugeJ, Jornal of Geot-echnical and Geoenvironmental Engineering,125(4),1999,289-299,漆泰岳，高波，马亮. 富水软土地层地铁开挖地表沉降离心模型试验J.西南交通大学学报.2006,41(2):184-489,漆泰岳，刘强，琚国全. 软弱岩层大跨度地铁车站施工优化与地表沉降控制J.岩石力学与工程学报.2010,29(4):804-813。随着我国大量的城市隧道施工的进行，我国对隧道施工引起的地表沉降问题也进行了研究。刘宝琛、阳军生等应用随机介质理论，研究了近地表开挖引起的地表移动及变形问题刘宝琛，林德璋. 浅部隧道开挖引起的地表移动及变形J.地下工程.1983(7):1-7,刘宝琛，张家生. 近地表开挖引起的地表沉降的随机介质方法J.岩石力学与工程式学报.1995,14(4):289-296,阳军生. 地铁建设地表移动及变形研究D.中南工业大学博士学位论文,1996,阳军生，刘宝琛. 城市隧道施工引起的地表移动及变形M.北京：中国铁道出版社.2002。同济大学自20世纪70年代起，便开始了隧道施工地表沉降的实测和理论研究工作，先后对上海地铁试验段等隧道进行了现场实测和监控。在现场实测结果分析和理论研究的基础上，对Peck公式进行了修正，提出了考虑土体受到扰动后固结沉降的新的地表沉降计算公式9,候学渊，廖少明. 盾构隧道沉降预估J.地下工程与隧道,1993(4)。侯学渊等利用弹塑性理论及固结理论研究了土压平衡盾构不同施工阶段地表沉降预计和土体中超孔隙水压力的变化。有限单元法在地表沉降预计中也获得了应用，利用弹塑性有限元方法，得出了上海地区一些实用的经验预计公式。根据北京地铁施工的实践，也提出了经验公式。随着计算机技术的发展，张弥等开发出了预计盾构法隧道施工地表沉降的专家系统张弥，潘杰梁. 预测盾构开挖引起的地面沉陷的专家系统J.地铁与轻轨,1990(3)；针对上海地铁一号线工程，上海隧道股份有限公司等单位开发了盾构施工技术专家系统刘建航. 上海软土隧道盾构施工技术专家系统综述.地下工程与隧道,1995(2)，可以对盾构隧道施工地表沉降进行预估。我国将大力发展城市地铁等多种地下工程，随着我国城市隧道建设的发展，经验的不断积累，理论水平的不断提高，将促进城市隧道施工地表移动和变形预计方法与地表变形控制技术的发展和完善。尽管对于隧道施工引起的地表移动和变形预计已经进行了大量的工作，但是针对各种具体的施工方法，有必要继续深入研究，如采用人工降水时，疏水引起的土体固结所导致的地表沉降；采用冻结法施工，冻土的冻胀融沉现象及对周围环境的影响；各种新型盾构施工引起的地表沉降预计等。所采用的研究方法中，以Peck公式为代表的一些经验方法缺少理论依据，而有限单元法等数值分析方法由于合适的土体本构关系和计算参数难于准确确定，使这些方法的应用受到限制。通过反分析所获得的土体的有关计算参数，其物理意义又常常不甚明确，所以发展新的分析方法以预计隧道施工所引起的地表移动与变形，并对周围环境的影响进行正确评价是十分必要的。1.2 隧道施工对邻近建筑物影响研究回顾隧道施工不可避免地产生对岩土体的扰动，引起隧道周围地表发生位移和变形，并有可能危及周围地面建筑设施、道路和地下管线的安全，以及对地表植被产生影响，因此隧道施工通常受到环境影响的限制，尤其是在建筑设施密集的城市中进行隧道开挖。隧道施工前或者施工过程中，需要了解施工可能导致的对周围建构筑物的损害程度，即在地表移动和变形预计的基础上，需要研究隧道施工对于周围环境影响程度的评价方法，通过影响评价结果，针对性地提出减少开挖对地表和地下已有设施的不良影响的技术措施16。关于隧道开挖对建筑物的影响的分析方法主要有两大类丁智. 盾构隧道施工与邻近建筑物相互影响研究D.浙江大学硕士论文,2007。第一类是整体分析法，即在模拟开挖过程的同时，将周围土体、建筑物及其基础作为一个整体分析，一般需用有限元等数值方法进行计算分析。盾构施工对建筑物的影响是一个动态发展的过程。盾构的位置不同地层的变形情况也不相同，故用三维模型进行分析比较合适。但为了简化分析，也可采用平面分析。采用平面分析时，一般选择盾尾脱出建筑物时为模拟工况。第二类为两阶段分析方法，即把隧道开挖对建筑物的影响分成两个阶段来分析。第一阶段分析隧道开挖引起的土体变形，第二阶段将土的变形施加到建筑物及其基础上，分析建筑物及其基础的变形和内力变化。Burland(1974)等Burland J B,Worth C P. Settlement of buildings and associated damage.in:Proc. Conf. on Settlement of structures,London,England:Pentech Press,1974.611-654,Burland J B, Broms BB. Mello V F. Behaviour of foundations and structures. In:9th International Co-Nference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Tokyo:vol.State-of-the-Art Report,1977.495-546提出了基于极限拉应变概念的砌体结构破坏级别的分类标准。Boscarain(1989)等Boscardin M D, Cording EG. Building response to excavation-induced settlementJ. Journal of Ge-otechnical Engineering.ASCE.1989,115(1):1-21在分析实际工程观测数据后指出，Burland(1974)等提出的破坏级别分类方法是基于假定的拉应变，重新确定了不同破坏级别下拉应变的变化范围。并进一步提出由角度扭曲和水平应变来定义破坏级别的方法。Burland和Mair(1995)等Burland J B. Assessment of risk of damage to building due to tunneling and excavation. In:1st Intern-Ational Conference on Earthquake Geotechnical Engineering:vol.Invited special lecture to IS-Tkoyo 95,1995,Mair R J,Taylor R N.Burland J.B.Prediction of ground movements and assessment of risk building Damage due to bored tunneling, in:Proceedings Geotechnical Aspect of Underground Construction In soil Ground. Roterdam:The Netherlands press,1996,713-718提出由水平应变和挠度比/L定义破坏级别的方法。由于实际使用时/L比更容易确定，因而得到比较广泛的使用。Breth和Frisehmann(1974)等Breth H.Chambosse G.Settlement behavior of buildings above subway tunnels in Frankfurt clay. In:Proc. Conf. on Settlement of Structures.London,England:Pentech Press,1974.329-336,Frischmann W W,et al. Prediction of the Mansion House against damage causing by ground movem-Ents due to the Docklands Light Railwy Extension. In”Proc. Inst. Civil Engineering:1994,65-76分析了隧道在框架结构和砌体结构建筑物下掘进时引起的地面沉降，发现实测的地面沉降槽宽度比不考虑建筑物刚度时的预测结果宽得多，地面沉降则小得多。指出在预计隧道掘进对建筑物影响时必须考虑建筑物刚度的贡献。Forth R.A.(1996)等ForthR A,Thorley C B.Hong Kong Island Line Predictions and performance. In:Mair R J, Taylor R NEditor. Proceedings Geotechnical Aspect of Underground Construction in Soil Ground.Roterdam:Balkema,1996.677-682观测了一座建在直径2m的挖孔桩基础上的31层高楼当两条直径9.7m隧道从旁掘进时引起的建筑物沉降，靠近隧道处的基础沉降达到12mm，认为沉降的主要原因是地层发生指向隧道的竖向位移导致桩侧摩阻力减小。王占生、王梦恕(2002)等王占生，王梦恕.盾构施工对周围建筑物的安全影响及处理措施J.中国安全科学报,2002,12(2):45-50讨论了盾构施工对周围建筑物的安全影响，分析了盾构通过建筑物时的组织方法，论述了盾构施工影响区域的划分和对建筑物影响进行预测的手段，提出了盾构通过建筑物时的施工控制参数和常见的工程处理措施。H.Mroueh(2003)等H.Mroueh, I.Shahrour. A full 3-D finite element analysis of tunnelingadjacent structures interactionJ. Computers and Geptechnics.2003,30:245-253采用有限元程序PECPLAS对单孔隧道引起近邻2层框架结构的建筑物进行了三维有限元模拟分析，只是进行了理论上的分析和探讨，没有结合工程实际进行分析。于宁、朱合华(2004)等 于宁，朱合华. 盾构施工仿真及其相邻影响的数值分析J.岩土力学.2004,25(2),292-296运用有限元法对双线平行隧道施工进行了数值模拟，结果表明，隧道开挖后，对于建造在隧道上方的天然地基上的建筑物有较大影响，并且右边隧道由于建筑物的作用而产生较大的内力，需要采取一定的加固措施。其在模拟分析中并没有考虑基础的存在，使得建筑物的内力变化明显过大，与实际情况不太相符。马可栓(2008)等Ma Keshuan,Ding Lieyun. Finite element analysis of tunnelsoilbuilding interaction using Displa-cement controlled modelJ. Applied and Theoretical Mechanics.2008,3(3):73-82以武汉长江双线盾构隧道工程为背景，对软土地层中修建隧道与邻近建筑物的相互影响进行了研究，建立了三维有限元模型，对有无建筑物两种工况进行了比较。彭畅、伋雨林(2008)等 彭畅，伋雨林，骆汉宾，李小青，吴贤国.双线盾构施工对邻近建筑物影响的数值分析J.岩石力学与工程学报.2008,27(增刊):3868-3876以为例，利用有限元程序ABAQUS，对穿越武汉理工大学5层钢筋混凝土框架结构电教楼下方的隧道盾构掘进采用三维数值分析方法进行计算，模拟盾构掘进引起的地层变形和规律以及对隧道上部建筑物的影响。丁智、魏新(2009)等 丁智，魏新，江魏纲，陈伟军. 邻近建筑物盾构施工地面沉降数值分析J.岩土力学.2009,30(增刊):553在考虑建筑物基础形式的不同的情况下，采用二维有限元方法对邻近不同位置建筑物工况下的盾构隧道施工进行了模拟和分析。综合考虑隧道、土体和建筑物三者之间的相互作用。研究表明，建筑物轴线到隧道轴线的水平距离和建筑物基础形式是影响邻近建筑物工况下隧道开挖引起地面沉降的重要因素，建筑物的存在会增大隧道开挖引起的地面沉降，建筑物对隧道开挖引起的地面沉降的影响存在一个影响范围，超过该范围时建筑物的影响可忽略不计。Assaf Klar(2010)等 Assaf Klar,Itai Elkayam. Direct and relaxation methods for soil-structure interaction due to tunnelin-gJ. Journal of Zhejiang University - Science A.2010,11(1)9-17研究了隧道开挖对既有建筑物的影响。对直接法和松弛法求解矩阵进行了比较，研究表明直接法在求解矩阵时，如果结构刚度太大就会出现病状矩阵，而松弛法就不会出现这种问题，并以隧道开挖上方存在框架结构的例子进行验证。贺美德、刘军(2010)等 贺美德，刘军，乐贵平，王梦恕，张顶立.盾构隧道近距离侧穿高层建筑的影响研究J. 岩石力学与工程学报.2010,29(3):603-609以北京地铁盾构区间隧道近距离侧穿高层建筑为背景，采用有限元计算和现场监测相结合的方法，对新建隧道施工所引起的邻近高层建筑物的结构沉降、基础倾斜进行深入研究，分析盾构到达建筑物之前、侧穿过程及离开后3个阶段建筑物的沉降、倾斜变化规律。在评价隧道对地面建筑物影响的研究中，国内外学者也给出了许多评价方法。Richard J. Finno(2005)等Richard J. Finno, Frank T. Voss Jr., Edwin Rossow, J. Tanner Blackburn. Evaluating Damage Potent-ial in Buildings Affected by ExcavationsJ. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engine-ering.2005,(10):1199-1210建立了一个能真实反映结构主要特征的的简化的建筑物系统，这个系统假定楼板约束弯曲应变以及墙体抑制剪切变形。该系统充分地显示了一个三层框架结构邻近隧道施工的响应。曹红林(2005)曹红林. 某管线隧道工程对下穿建筑物的影响分析J.铁道勘察与设计.2005,(4):32-34、姚海波、王梦恕(2006)等姚海波，王梦恕，张顶立，等.热力隧道下穿地面建筑物的安全评价与对策J.岩土力学,2006,27(1):112-116采用英国在延长线施工中对建筑物的评价标准评价了地面沉降对房屋的影响。经监测分析，该评价体系能准确的界定隧道施工对地面建筑物的影响程度，但其中的弯曲拉应变和剪切拉应变较难确定，同时没有考虑建筑物的结构特性。施成华、彭立敏(2004)施成华，彭立敏，刘宝琛.浅埋隧道开挖对地表建筑物的影响J.岩石力学与工程学报,2004,23(19):3310-3316等根据煤炭工业部编制的砖石结构建筑物破坏等级从地面最大沉降值、地表倾斜值和地表弯曲曲率三个方面对地面建筑物安全进行了评价。除了上述针对上部建筑物进行研究之外，目前关于盾构隧道施工对地面建筑物影响主要是针对桩基础进行分析和研究，上部结构物用荷载代替，来分析桩的变形和受力情况，以及桩存在的情况下地面沉降曲线。对于地铁隧道施工对现存桩基影响的问题，J.D. Morton和K.H.King(1979)Morton J.D, King K.H. Effects of tunneling on the bearing capacity and settlement of piled foundat-ionsC. Proc. of 2nd Int. Symp. of Mining & Metallurgy,Tunneling79C.London,1979,57-64等已进行室内实验研究，N.Longanathan、Poulos H.G. (2000)等Lonanathan N, Poulos H.G. ,Stewart D. P. ,Centrifuge model testing of tunneling-induced ground and pile deformationsJ. Geotechnique,2000,50(3):283-294利用离防实验进行过探讨。李永盛、黄海鹰(1997)等李永盛，黄海鹰.盾构推进对相邻桩体力学影响的实用计算方法J.同济大学学报,1997,25(3):274-280对盾构的推进过程进行了简化，利用弹性力学开尔文解及弹性地基梁理论导出盾构推进对相邻桩体内力及挠曲影响的计算公式。L.T.Chen、H.G. Poulos(2007)等L.T.Chen, H.G.Poulos, et al. Pile Responses Caused by TunnelingJ. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering,ASCE,2007,207-215采用两阶段方法来分析隧道开挖引起桩基的侧向和轴向反应。首先在解析法的基础上估算自由场地的土体位移，然后用简化的边界元分析法将这些估算的土体位移作用在桩基上，进而计算桩基的反应，得出的解为弹性解。但此法不能同时考虑竖直方向和剪切方向位移的耦合作用，另外，在两阶段法中，结构的破坏可能会被过大估算，这是因为在估算隧道开挖引起的地层位移时忽略了结构的刚度。Cheng C.Y.、Dasari G.R.(2007)Cheng C.Y. ,Dasari G.R. ,et