浅谈隧道开挖对邻近桩基侧摩阻力的作用机理分析

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1、北京交通大学硕士学位论文隧道开挖对邻近桩基侧摩阻力的作用机理分析姓名：黎岩申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：崔江余20080601中文摘要摘要：桩基础是目前城市中广泛使用的理想基础形式，它有着巨大的承载潜力，能抵抗复杂荷载，减小基础的沉降和上部结构的不均匀沉降，同时能够抵抗在长期的车辆动载和循环荷载作用下所产生的附加应力和变形。而地下工程的修建有时不可避免地要从桩基的下方、侧旁或正好桩位置处穿过，施工引起周围土体的移动，作用在桩上会对其造成不利影响。响，最大限度地减小施工对桩土的扰动，因此研究地下工程施工对邻近桩基的影控制桩基的沉降

2、变形是工程中十分关心的课题。本文从桩基的侧摩阻力的角度出发，基于桩土荷载传递函数分析隧道开挖引起的桩土反应，旨在研究隧道开挖作用下邻近桩基侧摩阻力的变形发展规律。(1)结合荷载传递原理和剪切位移法的思想建立隧道开挖作用下的桩土荷载传递方程，采用离散和拟合两种方法来对该一元二次非齐次微分方程进行求解，可分别得到桩身任意截面处的桩体位移以及桩身位移的解析解，并与基于Mair公式求得的地面下任意深度处的土体沉降进行比较，即可求出桩与桩侧土之间的相对位移。(2)根据求得的桩身位移，可以求出桩身任意截面的应变，从而得到桩身截面的轴力和桩侧摩阻力。建立

3、桩侧摩阻力与桩土相对位移之间的函数关系，即为所求的r～Z曲线，并与现有的荷载传递模型进行比较研究其桩侧摩阻力的变化发展规律。(3)根据桩轴线与隧道轮廓的不同位置关系，选取三种有代表性的桩基，采用单因素分析方法，分别研究在不同桩长、不同地层损失率、不同桩顶轴力及不同桩轴线与隧道轴线水平距离的工况下隧道开挖引起的桩土反应，总结各变因素下的桩身沉降、桩身轴力及r～z曲线的变化规律。关键词：隧道开挖；桩基础；侧摩阻力；荷载传递函数；离散方法；拟合方法。分类号：ABSTRA(了rABSTRACTABS’I’l己AC’I’：Thepilefoundat

4、ionisoneoftheidealfoundationswhichisusedwidelyincitiescurrently．Withthehugebearingcapacity,itcallresistthecomplexloads，minishthesettlementofthefoundationandthesuperstructure,aswellasstandagainsttheadditionalstressanddeformationcausedbythetrafficmovableloadandcirculatingloa

5、d·However,itisinescapablefortheconstructionoftheundergroundprojecttopassbythepiles，causingthedisplacementofthesurroundingsoilthatisharmfultothepiles．Hence,itisaconcerntostudytheinfluenceofundergroundengineeringconstruction,cutdownthedisturbancetothepilesandsoilsoastocontro

6、lthesettlementanddeformationofthepilefoundation．Thepaperisbasedontheloadtransferfunction，toresearchthedevelopmentprocessofthesidefictionalresistance．(1)Integratetheloadtransferprincipleandshearingdisplacementmethodtosetuptheloadtransferequationbetweenthepileofsoil，usingthe

7、discreteandfittingmethodstosolvetheequationSOastoeducethepiledisplacementofarbitrarysectionaswellastheanalyticalsolution．ComparingtheresultswiththesoilsettlementsolvedbytheMairequation，therelativedisplacementCanbegained．(2)Basedonpiledisplacement，thestrainofthearbitrarysec

8、tionCanbesettledo诚、aswellastheaxialforceandsidefictionalresistance．Tobuildthefunctionrela