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隧道开挖对邻近刚柔性桩基的影响研究
| 论文题名： | 隧道开挖对邻近刚柔性桩基的影响研究 |
| 关键词： | 桩土刚度比;数值模拟;附加位移;隧道开挖;刚柔性桩基 |
| 摘要： | 隧道建设容易引起隧道邻近地基的附加变形和应力松弛，从而引起相邻建筑桩基础的附加位移和内力，使桩的承载能力显著降低，由此引起建筑物倾斜、沉降、甚至倒塌。因此，研究隧道施工对已有建筑桩基础的影响以及如何有效地减少这些不利影响，对城市隧道基础设施的设计和施工有着重要的理论和现实意义。本文在调研了国内外现有相关研究基础上，阐述了隧道开挖引起的地基变形规律及邻近围岩三个不同区域中桩的受力特征。然后采用数值分析的方法，以桩土弹性模量之比、桩基半径和桩长而定义的桩土刚度比为变量，综合考虑桩端不同荷载组合，系统地研究了隧道开挖对邻近围岩第三区域的刚柔性桩基的影响规律。 数值分析中首先采用弹性本构关系和均匀土体模型，以Loganathan的算例进行有限元模型验证。在研究隧道分段开挖对建筑刚柔性桩基的影响规律中得出：隧道开挖在纵向对桩基的影响范围主要集中在掌子面距离桩基前后1.0隧道直径；在影响范围内当桩长一定时，随着桩土刚度比的增大，桩基的附加内力幅值变化越来越大，但位移越来越小。同时分析了掌子面通过桩基位置时刚柔性桩基不同截面的附加内力和位移，结果表明：既受竖向荷载的桩体中，当桩土刚度比较小(Kp=0.177)时，桩体各截面轴力变化与其它桩体轴力变化不一样，其轴力随深度的先减小再增加，而桩土刚度比较大桩基的轴力都是先增大后减小，在隧道轴线附近达到最大值。 然后，论文进一步采用弹塑性本构关系和Drucker-Prager屈服准则，建立多层土体模型，分析了邻近桩基在水平荷载及组合荷载情况下，隧道开挖对其影响的附加内力和位移，结果表明：在隧道开挖过程中桩基顶部水平荷载对桩基的附加位移的影响具有方向性；隧道开挖中桩顶不同方向荷载对与荷载同方向的内力和位移影响较大，对其它方向的内力和位移影响甚微；通过对比可知，受组合荷载情况下的桩基比单纯只受水平方向作用的桩基在隧道开挖时更有利。 最后根据上述的数值分析成果，探讨了减少隧道开挖对桩基影响的实用技术。针对不同的刚柔性桩基在不同条件下，应采取不同的保护措施和工程加固方法。并对减少隧道开挖影响的隔断墙法进行了数值分析，分析结果表明：采取隔断墙措施能有效阻止桩基沉降，减小桩基的附加内力和位移，即对隧道邻近桩基起着很好的保护作用。 |
| 作者： | 周小兵 |
| 专业： | 土木工程;岩土工程 |
| 导师： | 马少坤;范秋雁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广西大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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