隧道開挖對鄰近既有樁基影響的流固耦合數值分析.pdf

1、城市化進程的迫切需求與快速推進，極大地催生了城市地下空間的廣泛利用和發(fā)展。在城市中心區(qū)，地鐵穿越工程是不可回避的，其中涉及到的最普遍的形式之一就是穿越鄰近既有樁基礎，但如若控制不當影響極大。目前，降水施工被廣泛應用在隧道建設領域，特別是在易發(fā)生涌水和突水危害的富水地層，但是降水施工對周圍環(huán)境造成的負面影響也十分顯著，并不是施工的最佳選擇。考慮到以上因素，在富水地區(qū)，隧道施工不降水安全作業(yè)將是未來的發(fā)展趨勢，但現(xiàn)階段相關研究還不夠成熟，研

2、究中經常忽略流固耦合作用的影響。因此，為了降低對既有結構的損害，需要深入研究在“流固耦合”作用下隧道開挖穩(wěn)定性以及對鄰近既有樁基礎的影響。這將有助于更加準確地模擬隧道施工的真實環(huán)境，并且促進隧道設計與施工水平的提高。
　　本文按照“循序漸進，逐步深入”的研究思路，應用數值模擬的研究方法，分階段進行了研究，選取隧道開挖對鄰近單樁基礎三維影響的離心機模型試驗案例進行數值模擬反分析，對不同體量、形式和位置的群樁在隧道開挖下的響應進行剖析

3、，并以實際工程案例為背景，對比考慮與不考慮流固耦合作用下隧道開挖圍巖的穩(wěn)定性，以及對既有群樁基礎性能的影響。主要研究內容如下:
　　(1)通過應用三維數值模擬分析與典型離心機模型試驗案例分析相結合的方法，重現(xiàn)了試驗結果的主要特征和趨勢，驗證了數值分析結果的合理性和可靠性。在研究過程中有效解決了樁-土接觸參數合理確定這一難點問題，并在此基礎上，圍繞隧道開挖過程中樁基礎的漸進式響應進行了分析。
　　(2)對于隧道開挖下穿和側穿工

4、況，群樁基礎的響應差異明顯，通過增大群樁體量、對比有無承臺約束以及變化隧道埋深，分析了隧道開挖對樁基礎內力和變形的影響。并以群樁為例，對“遮攔效應”的影響進行了探究。
　　(3)隧道開挖誘發(fā)的樁基礎荷載傳遞機理，對于單樁與群樁是截然不同的。通過引入“自平衡”和“它平衡”的概念形象地闡述了其中的原理;大體量群樁受到豎向荷載作用時，各樁荷載分配差異明顯，通過對比群樁在不同樁中心距和豎向荷載等級下的受力特性，歸納了各樁荷載的分配規(guī)律。<