| 2.4防护措施的设计与数值模拟
对教堂地基的防护措施将主要以打混凝土支护桩外加预应力锚索的方式来进行加固，抵消由于地基荷载作用到隧道上所产生的应力。其设计示意图如图10所示，在隧道与教堂地基之间杨氏模量为30000MPa的混凝土支护桩，其设计半径及相隔距离见图11[4]。图12是在FLAC 3D里建的有安全措施的计算模型，预应力锚索按照表5的物理参数来进行计算[4]。毕业论文，数值模拟。
 图 10 附加安全措施（混凝土支护桩外加预应力锚索）的地铁计算截面
图 11 混凝土支护桩设计方案[m]
预应力锚索的力学参数表 5
| 长度/m |
杨氏模量/MPa |
截面积/m2 |
锚索抗拉强度/MN |
注浆混泥土的抗压强度/MPa |
注浆混泥土的内摩擦角/° |
预应力 /MPa |
| 25 |
2.0e5 |
8.5e-3 |
0.25 |
25 |
25 |
0.8 |
图 12附加安全措施的计算模型
3 结论
通过计算，得出了最终的结果图13和14。计算得出的是地表水平和垂直位移变化，在没有安全措施情况下，两地基相对距离增加了约70mm (图14),右边地基左右两端的竖直沉降差达到了约5mm，这些都将导致拉应力在地基和建筑中的出现，降低了地基的承载能力，同时教堂的建筑危险性增加了。在有安全措施的情况下，在两个地基的位置上，发生的水平位移平均值是5mm，比没有安全措施时候模拟的要小约60%，而且地基附近的竖直沉降在与没有安全措施的相比较，减少了约80%。
从数值模拟的计算结果可知，隧道工程的施工在有安全措施：混泥土支护桩和预应力锚索的作用下，可以显著降低隧道工程的施工对Lorenz教堂地基的影响，有效的保护城市景观建筑的建筑安全。因此，在某市地铁Lorenz教堂段，相应的安全措施的建立是非常有必要的。毕业论文，数值模拟。
图 13比较有和没有安全措施情况下的地表沉降
图 14比较有和没有安全措施情况下的地表水平位移
本文通过FLAC 3D软件对地铁隧道施工的数值模拟，在具体施工前，对不同的施工方法分别进行数值模拟，计算结果比较分析，找到一个切实可行的施工方案，达到了保护著名建筑的目的。 FLAC 软件在对城市地铁隧道施工的数值分析方面，有着很好的应用前景。
参考文献
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[2]Hanke, H. Built in the Nuremberg areaon the example of the subway Nuremberg [G]. Eingenvertrag LGA Nürnberg. 1985: 12-18
[3]Duddeck, H. Gebel, H.P. Stress oftunnel crossings – model [M]. Bericht Nr. 72 -2 University of Braunschweig.1972: 78-85
[4]lu, K. Numerical investigation of astructural measure to reduce settlements and displacements of a foundationunder the control of an urban underground construction works with the computerprogram FLAC3D the example of Lorenz church in Nuremberg [D] Institut fürGeotechnik und Markscheidewesen. 2009: 72-95
[5]Dimitrios K. Geotechnical engineering andtunnel construction tunnel mechanics [M]. Institut für Geotechnik und Tunnelbau.1998: 41-55
[6]孙钧,刘洪洲.交叠隧道盾构法施工土体变形的三维数值模拟[J]. 同济大学学报2002, 30(4): 379–385.
[7]黄俊.地铁隧道浅埋暗挖施工工艺对地层变形的影响[G]. 见地下铁道文集[C]. 2003: 583–588
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