浅谈隧道开挖对邻近群桩基础影响分析

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1、同济大学土木工程学院地下建筑与工程系博士学位论文隧道开挖对邻近群桩基础影响分析姓名：李早申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：黄茂松20070701摘要随着城市地下空间的不断开发，地铁隧道开挖引起的环境问题越来越受到重视。群桩基础承载力高，强度大是现代城市中最为普遍的一种基础型式。由于行车路线的限制，地铁隧道往往需要从建筑物的桩基础旁穿过，隧道开挖引起的土体位移会作用于桩，使建筑物桩基产生变形和内力，甚至引起桩身的破坏直接威胁上部建筑物的安全。因此如何分析隧道开挖对邻近群桩基础的影响是一个值得探讨的问题。隧道开挖邻近桩基既承担上部建筑物传来的主动荷载又承担隧道开挖引起

2、的被动土体位移，使得该问题具有复杂性。本文首先回顾了隧道开挖引起的土体自由位移场以及被动桩的相关研究现状。在此基础上，基于W'mklex地基模型，将桩周土体视作连续分布的竖向和水平向弹簧，并假设桩土间不发生分离，分别建立主动荷载和被动土体位移作用下单桩的竖向、水平向位移控制方程。其次考虑主动和被动群桩的桩-桩相互作用。根据剪切位移法和Mindlin解得到±体竖向、水平向位移传递系数，分别建立主动和被动群桩分析方法。在非均质地基中，通过有限差分法分析主动荷载和被动土体位移作用下群桩的力学反应。通过与已有文献算例、实验数据以及工程实测的对比，验证了本文提出的主动、被动群桩分析

3、方法的合理性。并且采用本文方法讨论了各种影响因素对计算结果的影响。提出了基于地层损失比的位移控制三维数值方法(DCM)，分析隧道开挖对邻近桩基的影响，并和已有文献算例以及本文简化方法进行了对比。说明了位移控制方法的合理性。最后，给出了本研究的结论并对下一步研究工作进行了展望。关键词；隧道开挖，群桩，W'mlder地基模型，剪切位移法，Mindlin解，有限差分法，位移控制法英文摘要ABSTRACTWiththedevelopmentofundergroundconstructionduetolackofavailablespace,influenceoftunneling

4、011adjacentbuildingbecomesallimportantproblem．haurbanareas．manyhigh-risebuildinga∞supportedbypilefoundation．Unavoidablegroundmovementsduetotunnelingwillimposeadditionalaxialandlateralinternalforcesonpileswhichmayleadtostructuraldistressorfailureofthepiledfoundation．Moreattentionhasfocused

5、ontheissueofanalyzetheinfluenceoftunnelingOnadjacentpilegroups．Itisacomplexproblemforthatthepilegroupsadjaccnttotunnelingtakesbothloadscaused叩曲mctIlfeandsoilmovementcausedbytunneling．Theresearchofsoilmovementduetotunnelingand"passive'’pileWastakenareviewfn'stly．Thesoilaroundpileissimulate

6、dbyaseriesofcontinuouslydistributedspringsbasedonWinklermodel．Assumingnoslippageinsoil·pileinterface，thesettlementandlateraldeflectiongoverningequationbothfor“active"and‘'passive'’singlepilewercobtained．Thenconsideringthepile-pileintoractionusingintegralmethodforverticalresponseandsimplif

7、iedMind／in’Sequationforlateralresponse，thedisplacementandinternalforceofpilegroupsduetoupperstructureandturmelingWasobtainedrespectively．Thefinitedifferencemethodwasusedtocomputetheresponseofpilegroupsinnon-homogenoussoil．Thecomparisonoftheresultfrompresentapproachw