城市道路地下空间资源数量计算模型数值模拟研究

励 聪 龚 贺

(1.解放军理工大学国防工程学院，江苏 南京 210007； 2.慈溪市建设投资集团有限公司，浙江 慈溪 315300)

城市道路地下空间资源数量计算模型数值模拟研究

励 聪1龚 贺2

(1.解放军理工大学国防工程学院，江苏 南京 210007； 2.慈溪市建设投资集团有限公司，浙江 慈溪 315300)

分析了计算地下空间资源数量所涉及的指标体系，探讨了城市道路的结构组成及其作用，通过城市道路地下空间资源数量计算模型的数值模拟分析，得出了一些有价值的结论，以供参考。

地下空间，资源数量，模型，数值模拟

城市地下空间作为人类宝贵的自然资源，在1981年5月被联合国自然资源委员会确定为重要的自然资源，并对世界各国对其的开发与利用给予支持。地下空间的开发与利用通常是指有序开发和合理利用地表以下的实体空间。20世纪80年代以来，我国已开始注意地下空间资源的开发利用，各大城市纷纷开始建设地铁、城市隧道、过街地道、地下车库和地下商场、地下商业街、地下娱乐中心等，通过城市地下空间的开发利用，节约了宝贵的城市土地资源，增强了城市功能，改善了城市环境。

1 问题的提出及城市地下空间资源数量的界定

城市地下空间资源的数量可以定义为：在现有技术水平和发展阶段，城市地下某一深度范围内满足人地协调的前提下可供开发并承载功能的，如交通、购物等某些城市功能的地下空间总量。从其定义可知这是受地面、地下等诸因素影响的数学统计量。计算地下空间资源数量涉及的指标体系很多，根据指标的选取原则及可操作性，注重考虑对计算有主导作用的一些关键指标，其中包括：评估区域地质背景因素(区域地质条件、地下岩土体稳定性、地下水等)、已开发利用的地下空间影响因素(如人防工程、综合管廊、地铁、地下商业街等)及地面空间现状因素(重要建筑、一般建筑、文物古迹、道路、广场、绿地等)、城市规划以及地下空间深度层次等等。目前，对城市道路地下空间合理的开发与利用是城市地下空间利用的主要模式之一，如地下交通、地下管线等。道路下空间资源是城市地下空间资源的重要组成部分，对其资源数量计算方法的探讨具有重要的意义。

2 城市道路地下空间开发影响因素探讨

2.1 城市道路的组成及作用

城市道路一般是由路基和路面两部分组成的，共同承担行驶车辆和自然因素的荷载作用。路基在地表按照路线位置和技术要求采取开挖或堆填形式形成的岩土结构物。路面是在路基顶面铺设的坚硬层状结构物；道路有了这两部分，行驶车辆才能沿着设计的路线运行。路面构造图见图1。

2.2 路面的结构组成

为满足行车荷载和大气因素对路面的要求，路面一般由多种不同特性的材料铺设成多层的结构路面。1)面层。面层是位于路面最上层的结构层，直接同行驶车辆的车轮和大气相接触，承受行车荷载的多次作用，还要受环境和温度变化的影响。因此，面层必须具有一定的结构强度和环境稳定性，具备耐久性、防渗，良好的平整度和一定的粗糙度。2)基层。基层承受由面层传递下来的竖向荷载作用，并把它分散到下面的垫层及土基，针对这一原理，基层需具备足够的强度和刚度。由于基层在面层之下，环境对其的影响不如面层强烈，但仍需考虑地下水和地表水的渗入。因此，基层结构还应有足够的水稳性。基层应与面层具有相同的横坡，以保证铺设在其上的面层厚度的均一性。

3 城市道路对城市地下空间开发的影响数值模拟分析

为研究地下空间开挖对道路的影响，我们针对典型城市道路设计，在一般荷载作用下，城市道路的应力和变形用ANSYS进行了数值模拟，具体情况如下：现有典型城市道路的设计参数，路面各项参数如表1所示。

表1 典型城市道路的设计参数

通过模型计算，从模拟云图可以看出路面的最大位移为2.28 mm,如图2，图3所示。

模型计算结果与半刚性路面(主要指沥青路面)受力原理一致，由于半刚性路面主要承力结构为路面与路基，其中大部分荷载由路面基层承担，至于道路的土基，所承受的荷载已经很小，模拟也显示应变和应力值都已经很小了。因此考虑城市道路地下空间的开挖，如果能保证开挖时不破坏路面基层，同时预留一定厚度的土基，并做好施工支护等技术保障的情况下，路面2.5 m以下空间开挖是可以保证道路安全的，保证城市道路完成行驶正常的行车功能。

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Study on numerical simulation of underground space resource quantity calculating model of urban road

Li Cong1Gong He2

(1.CollegeofNationalDefense,PLAUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210007,China; 2.CixiConstructionInvestmentGroupCo.,Ltd,Cixi315300,China)

The paper analyzes underground space resource quantity calculating indication system, explores urban road structure organization and its roles, carries out numerical simulation analysis of underground space resources quantity calculating model of urban road, and finally obtains some valuable conclusions, with a view to provide some guidance.

underground space, resource quantity, model, numerical simulation

1009-6825(2015)07-0130-02

2014-12-31

励 聪(1975- )，男，在读硕士； 龚 贺(1975- )，男，硕士，经济师

TP272

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