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深基坑钢支撑预应力损失及破桩进洞稳定性研究
| 论文题名： | 深基坑钢支撑预应力损失及破桩进洞稳定性研究 |
| 关键词： | 预应力损失;破桩进洞;掌子面稳定;基坑;邻近桩 |
| 摘要： | 针对地铁车站及后续隧道施工中存在的端头井钢支撑预应力损失较大引起的基坑失稳变形、多隧群截桩引起的基坑、隧道及邻近桩变形、隧道洞口端头土体滑移模式，基于数值模拟、理论分析、现场监测数据结合方法，基于变温法模拟基坑钢支撑预应力损失及复加，开展破桩进洞对周围环境影响宏观力学行为研究及隧道洞口掌子面稳定性理论分析研究。(1)针对钢支撑预应力损失和复加对基坑稳定性及邻近桥桩的影响，基于等效变温法，将预应力损失（复加）量换算为温度变化量，通过改变钢支撑活络端温度模拟预应力加卸载；讨论了预应力损失量、桩顶荷载、桩端支撑屈服强度等因素对围护结构及邻近桩侧移、内支撑轴力、桩顶沉降及桩身内力等影响。(2)针对多隧道破桩对隧道、基坑及邻近桩基的影响，通过建立基坑-隧群-群桩三维数值模型，研究多种截桩方式引起的掌子面挤土位移、围护桩侧移、内支撑轴力、拱顶及地表沉降、邻近桩侧移及内力变化影响，考虑管棚长度、刚度等因素。并基于强度折减法求解洞口掌子面的安全系数，研究折减过程中掌子面挤土位移、围护桩侧移、邻近桩侧移沉降、内支撑轴力、拱顶及地表沉降的变化情况，掌子面破坏失稳后的隧道及基坑变形情况。(3)构建隧道洞口端头土体滑移模式，通过薄层法求解洞门范围内及洞口上方下滑力矩及滑移面抵抗力矩，考虑土体强度参数、埋深及洞口形式的影响，与数值模拟结果对比验证。 本文研究结果如下： (1)钢支撑预应力损失将引起邻近支撑轴力增大，但随着与之距离的增大，远端支撑轴力的增量逐渐减小；相比于损失阶段，预应力复加过程中邻近支撑轴力及围护结构侧移的恢复达不到损失前状态；第二、三道钢支撑预应力先后损失引起的邻近桩响应(沉降和轴力)均大于两道支撑同步损失；增加桩顶荷载或降低桩端支撑屈服强度将加剧预应力损失引起的桩身沉降。 (2)中间向两侧破桩引起隧道洞口挤土位移、地表沉降、拱顶沉降及邻近桩变形大于依次破桩，且两者均大于两侧向中间破桩；适当增加管棚刚度及长度能够减小破桩过程中引起的周围地表及隧道拱顶沉降、端头井围护桩侧移和邻近桩变形。 (3)洞口掌子面安全系数随土体强度参数增加而线性增大，隧道埋深越大、洞口宽高比越小洞口越稳定。 |
| 作者： | 张宏宇 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 章敏;王建 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 太原理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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