盾构机下穿桩基施工对单桩承载力影响的数值研究.pdf

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1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004—9665／2009／17(2)-0284-05盾构机下穿桩基施工对单桩承载力影响的数值研究李德胜①李大勇②(①蓬莱安全生产监督管理局蓬莱265600)(②山东科技大学土木建筑学院青岛266510)摘要在大型有限差分软件FLAC平台上进行二次开发，利用内嵌FISH语言编程，对盾构隧道动态施工过程中上部基桩承载力的影响进行数值仿真模拟，模型考虑盾构前方土仓压力、盾尾同步注浆、注浆凝结和未凝结两种状态以及衬砌管片施加等施工参数。从桩侧摩阻

2、力、桩端阻力等方面对盾构开挖过程中上部桩基承载力进行分析，以及土仓压力变化对承载力影响。研究结果表明：随着隧道开挖，桩侧摩阻力、桩端阻力发生复杂变化，桩底部出现负摩擦力，桩端轴力为拉力，对基桩竖向极限承载力有一定的影响；并且开挖面距桩轴线不同位置，土仓压力对基桩竖向极限承载力影响不同。关键词盾构隧道土仓压力注浆压力数值模拟桩侧摩擦力竖向极限承载力中图分类号：U455文献标识码：ANUMERICALSIMULATIoNoFEFFECTOFSHIELDTI丁NNELINGoNBEAIUNGCAPACITYoFS

3、INGLEPILELIDeshengLIDayong②((!)PenglaiAdministrationofWorkSafety。PenglaiShandong265600)((~SchoolofCivilandArchitecturalEngineering。ShandongUnive~i@ofScienceandTechnology，QingdaoShandong266510)AbstractOnthebasisofthefinitedifferencesoftware—FLACthispapercom

4、pilesprogramusingitsFISHlan—guagetosimulatetheefectsofshieldtunnelingonbearingcapacityofasinglepile．Consideringthesoilpressureinthesoilchamber，groutingintheshieldtail，andgroutingwithtwophasesofclottedandnotclottedstates．Thebearingcapacityofasinglepileisana

5、lyzedduringshieldtunneling．Influentialfactorstothesinglepilebyshieldtunnelingconsistofskin—frictionresistanceandtipresistanceofapile．Theinfluenceonthepilebearingcapacityisalsoanalyzedaschangingofpropellantforceofthefaceofexcavation．Itshowsthatnegativeskin—

6、frictionofpilewouldOccuratthebottomofthepile，whichcoulddecreasethebearingcapacityofthepile．Thebeatingcapacityofapilechangeswithvaryingthesoilpressureinthesoilchamber．KeywordsShieldtunneling，Soilpressure，FLAC，FISH，Numericalsimulation，Skin—frictionresistance

7、，Pilefoundation，Ultimatebearingcapaci~十收稿日期：2008—03—13；收到修改稿日期：2008—11—25．基金项目：国家留学基金资助课题(2006100413)；山东科技大学科技发展基金资助项目(05s001)第一作者简介：李德胜，研究方向为地下空间结构．Email：deshengshengl2@163．com’17(2)李德胜等：盾构机下穿桩基施工对单桩承载力影响的数值研究1引言工业化快速发展和城市人口的高度集中，使得城市交通拥挤、用地面积日益缩减。为了解决城市交

8、通问题，人们越来越注重修建地铁等城市轨道交通。随着地下掘进、精密导向技术的日益成熟，盾构法在城市地铁中越来越广泛的应用。由于地铁隧道多建在建筑物已高度集中的大城市，施工引起的地层移动对邻近建(构)筑物的影响不容忽视。在日本，已将近距离条件下施工定义为“近接施工影响问题”⋯。另外市区内建筑物大多采用桩基础，所以盾构开挖隧道对桩基的影响越来越受到关注。图1计算模型目前，国内外已有不少学者对隧道开挖对邻近Fig．13一