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原文传递冲击荷载作用下桩基对邻近隧道的影响研究

论文题名：	冲击荷载作用下桩基对邻近隧道的影响研究
关键词：	桩基施工;打桩作用;落锤冲击荷载;邻近隧道;数值模拟
摘要：	随着现代城市建设与轨道交通的飞速发展，地铁与建筑物建设往往同时进行，相伴而生。建筑物打桩产生的冲击荷载会对隧道的整体结构产生振动变形、应力破坏等不利影响，对地铁的正常运营、生命与财产安全造成了隐患。　　为了分析打桩作用对隧道的整体结构可能产生的影响，为工程施工、地铁运营等提出可行性建议，本论文主要采用岩石动态过程破裂分析系统RFPA-dynamic，针对实际工程建立数值模型，模拟应力波在介质中传播以及隧道衬砌受应力作用和破坏的过程，从单一均质土层模型以及实际土层模型等多方面出发，讨论了冲击荷载作用下桩基对邻近隧道的应力、振动及变形的影响。具体内容可分为如下几个方面: 　　1.为验证本论文所建立的关于桩基冲击荷载与隧道相互作用模型的可靠性，参照实验具体参数，对已有研究的物理实验进行模拟研究，分析落锤冲击荷载作用下含单侧预制裂纹梁的断裂过程，对比验证数值模型的可行性。　　2.根据实际地质情况建立单一均质的土体-结构相互作用模型，分别模拟了不同冲击荷载（应力波峰值大小）、不同深度、不同距离条件下打桩对隧道衬砌结构的影响，并比较不同变形模量土层条件下冲击荷载对隧道的影响。通过数值试验分析各位置的应力响应特征，识别隧道的不利影响区域，并总结衬砌结构可能的破坏形式。　　3.按照实际工程地质条件建立数值模型，研究不同岩土层交界处应力波的反射和非均质土体对应力波的散射作用，分析隧道衬砌结构对在不同冲击荷载、不同深度、不同距离下打桩的动力响应，并与单一均质土层模型进行比对，综合分析应力、振速等结果，为实际工程提出参考性建议。　　通过综合分析均质土体模型与实际工程中的数值模拟结果，研究表明:衬砌结构靠近桩位一侧的上1/4弧段受冲击作用最明显;打桩能量越大，应力波峰值越高，衬砌结构单元应力响应越明显，振动速度及位移越大，越容易受到破坏;当桩底与隧道中心相对距离比较近时，对衬砌结构的冲击影响最为不利，而当桩底已超过隧道埋深，打桩冲击作用对隧道衬砌作用逐渐减弱;打桩与隧道间隔距离越远，应力波衰减越大，对隧道衬砌影响越小。此外，还发现打桩深度较浅且有多种土层交界面存在的条件下，应力波在土体与空气交界面、不同土层交界面发生反射，与直接传递的应力波叠加可能对隧道衬砌造成更不利的冲击影响;土层变形模量越大，应力波传递速度越快，而损耗能量越小，对于邻近隧道的冲击作用越明显。　　通过研究施工过程中打桩对邻近地铁隧道的影响分析，对于地铁隧道的设计及施工、地铁运输的运营、地铁日常的监测维护、工程建设施工安全管理都具有十分重要的应用价值。
作者：	邢星
专业：	建筑与土木工程
导师：	梁正召
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文