地鐵隧道開挖引起的樁基變形及承載力變化研究.pdf

1、地鐵隧道開挖不可避免會(huì)引起地層移動(dòng)，進(jìn)而對(duì)鄰近的地下建筑物及其基礎(chǔ)產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及其安全。由于大部分建筑物基礎(chǔ)均采用樁基礎(chǔ)，因此研究地鐵隧道開挖引起的地層移動(dòng)及對(duì)建筑物樁基的影響，對(duì)于合理評(píng)價(jià)樁基的安全狀態(tài)，指導(dǎo)地鐵設(shè)計(jì)、施工、災(zāi)害防治具有很重要的意義。 本文利用大型數(shù)值分析軟件ANSYS建立了有限元計(jì)算模型，采用彈塑性有限元研究了地鐵隧道開挖引起的地層移動(dòng)及對(duì)樁基的變形及承載力影響，主要研究成果包括： 1、采用有

2、限元軟件ANSYS模擬地鐵隧道開挖，分析了隧道開挖引起的地表沉降、地層豎向位移、水平位移變化規(guī)律，并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比分析，兩者變化規(guī)律一致，但計(jì)算值偏小。 2、針對(duì)不同樁長(zhǎng)(樁端位于洞軸線以上，與洞軸線齊平，位于洞軸線以下)進(jìn)行數(shù)值分析，得到了樁體水平變形規(guī)律：樁體水平變形呈“ε”形變化趨勢(shì)，樁頂、樁端、0.75倍隧道埋深處水平變形較大。當(dāng)樁端位于洞軸線以上時(shí)，樁體水平變形較其它兩種情況大，處于較不安全狀態(tài)。樁體豎向變形自樁頂至

3、樁端均呈減小趨勢(shì)。 3、樁洞位置不同時(shí)，隨著樁洞間水平距離的增大，樁體水平變形逐漸減小，其中樁頂變形變化很小，樁身中部與樁端變形變化較大。當(dāng)1D＜X＜1.5D(X表示樁洞間水平距離，D表示洞徑)時(shí)為變形變化劇烈區(qū)，當(dāng)X＞3D時(shí)，樁體水平變形普遍較小，此區(qū)域內(nèi)樁基可基本認(rèn)為處于安全區(qū)域。隨著樁洞間水平距離的增大，樁體豎向變形逐漸減小。 4、以樁頂下沉量為標(biāo)準(zhǔn)，分析了不同樁長(zhǎng)、不同位置時(shí)隧道開挖前后樁的極限承載力變化：開挖后

4、單樁極限承載力隨著樁長(zhǎng)的增大而增大，但比開挖前有一定程度的降低，其中L=H時(shí)單樁極限承載力變化率最大(為16.1％)，屬較危險(xiǎn)樁長(zhǎng)。隨著樁洞間水平距離的增大，單樁極限承載力變化值逐漸減小。 5、研究了樁體參數(shù)(樁體彈性模量和樁徑)和土體參數(shù)(粘聚力和內(nèi)摩擦角)對(duì)樁基變形的影響。數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果表明：樁體彈模和樁徑對(duì)樁體變形的影響較小，土體強(qiáng)度參數(shù)對(duì)樁體變形影響較大，隨著粘聚力和內(nèi)摩擦角的增大，樁體變形明顯減小，且粘聚力對(duì)樁體變形的影