隧道開(kāi)挖對(duì)鄰近既有樁基影響的流固耦合數(shù)值分析.pdf

1、城市化進(jìn)程的迫切需求與快速推進(jìn)，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(chǔ)，但如若控制不當(dāng)影響極大。目前，降水施工被廣泛應(yīng)用在隧道建設(shè)領(lǐng)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(duì)周?chē)h(huán)境造成的負(fù)面影響也十分顯著，并不是施工的最佳選擇?？紤]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(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，但現(xiàn)階段相關(guān)研究還不夠成熟，研

2、究中經(jīng)常忽略流固耦合作用的影響。因此，為了降低對(duì)既有結(jié)構(gòu)的損害，需要深入研究在“流固耦合”作用下隧道開(kāi)挖穩(wěn)定性以及對(duì)鄰近既有樁基礎(chǔ)的影響。這將有助于更加準(zhǔn)確地模擬隧道施工的真實(shí)環(huán)境，并且促進(jìn)隧道設(shè)計(jì)與施工水平的提高。
　　本文按照“循序漸進(jìn)，逐步深入”的研究思路，應(yīng)用數(shù)值模擬的研究方法，分階段進(jìn)行了研究，選取隧道開(kāi)挖對(duì)鄰近單樁基礎(chǔ)三維影響的離心機(jī)模型試驗(yàn)案例進(jìn)行數(shù)值模擬反分析，對(duì)不同體量、形式和位置的群樁在隧道開(kāi)挖下的響應(yīng)進(jìn)行剖析

3、，并以實(shí)際工程案例為背景，對(duì)比考慮與不考慮流固耦合作用下隧道開(kāi)挖圍巖的穩(wěn)定性，以及對(duì)既有群樁基礎(chǔ)性能的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)通過(guò)應(yīng)用三維數(shù)值模擬分析與典型離心機(jī)模型試驗(yàn)案例分析相結(jié)合的方法，重現(xiàn)了試驗(yàn)結(jié)果的主要特征和趨勢(shì)，驗(yàn)證了數(shù)值分析結(jié)果的合理性和可靠性。在研究過(guò)程中有效解決了樁-土接觸參數(shù)合理確定這一難點(diǎn)問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上，圍繞隧道開(kāi)挖過(guò)程中樁基礎(chǔ)的漸進(jìn)式響應(yīng)進(jìn)行了分析。
　　(2)對(duì)于隧道開(kāi)挖下穿和側(cè)穿工

4、況，群樁基礎(chǔ)的響應(yīng)差異明顯，通過(guò)增大群樁體量、對(duì)比有無(wú)承臺(tái)約束以及變化隧道埋深，分析了隧道開(kāi)挖對(duì)樁基礎(chǔ)內(nèi)力和變形的影響。并以群樁為例，對(duì)“遮攔效應(yīng)”的影響進(jìn)行了探究。
　　(3)隧道開(kāi)挖誘發(fā)的樁基礎(chǔ)荷載傳遞機(jī)理，對(duì)于單樁與群樁是截然不同的。通過(guò)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(shí)，各樁荷載分配差異明顯，通過(guò)對(duì)比群樁在不同樁中心距和豎向荷載等級(jí)下的受力特性，歸納了各樁荷載的分配規(guī)律。<