盾构地铁开挖对邻近建筑物桩基影响的数值分析

发布时间：2022-05-06 20:31

　　由于我国经济建设的快速持续发展,交通系统达到了空前的高度繁荣,而且在城市大环境中高层、超高层建筑物密布云集,甚至高架桥、高架铁路等构筑物数不胜数,并且它们大部分的基础形式是桩基础,又由于受地下空间和路线的限制,城市地铁隧道一般绕过复杂的结构物从道路下方修建,但是有时也会从桩旁边穿越。地铁洞室的打通会使周边土层变化发生应力重分布,从而影响附近地表沉降变形和附近原有结构物桩基的内力、变形以及桩基的承载性能,直接威胁结构物使用。由于建筑物桩基承载性能的稳定将决定上部结构的安全使用,因此研究盾构开挖过程对邻近原有桩基和周围土层的变形影响就显得特别重要。经过求学期间对土木相关力学的学习思考,本文章采用常用的数值软件ABAQUS建模研究地铁隧道盾构开挖对临近地层和桩基的变形机理。考虑不同盾构施工阶段对桩身变形和内力变化的影响,并利用单因素控制法改变等代层硬化程度分析对临近桩身的影响。在单桩数据基础上进一步探讨了隧道修建对附近双桩变形影响。主要研究如下:（1）总结了目前隧道施工对临近建筑物桩基带来的相关问题影响以及应采取相应的保护控制措施,简单介绍了 ABAQUS软件基础知识、单元生死技术和ABAQ... 

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及其意义
    1.2 国内外研究现状和文献综述
        1.2.1 地铁盾构施工引起附近地层变动的研究现状
        1.2.2 地铁盾构施工引起附近桩基变形的研究现状
    1.3 盾构法施工简介
        1.3.1 盾构法施工基本原理
        1.3.2 盾构法施工技术环节
    1.4 盾构法施工对地层变形的影响规律
        1.4.1 地层变形的原因分析
        1.4.2 盾构掘进造成的地表纵向沉降变化过程
    1.5 盾构施工对临近桩基的影响机理
        1.5.1 桩基础简介
        1.5.2 桩基承载能力影响机理分析
        1.5.3 地铁隧道与桩基的位置关系
    1.6 本文研究的内容和方法
第2章 ABAQUS软件及数值建模理论简介
    2.1 ABAQUS软件简介
        2.1.1 ABAQUS软件模块组成
        2.1.2 ABAQUS软件中的单元生死功能
    2.2 土体本构模型
        2.2.1 材料的本构关系
        2.2.2 土体应力应变关系
        2.2.3 摩尔库伦模型
    2.3 本章总结
第3章 地铁盾构对邻近建筑物单桩的数值分析
    3.1 引言
    3.2 计算模型
        3.2.1 模型的背景和简化处理
        3.2.2 单元类型
        3.2.3 数值模拟材料参数取值
        3.2.4 应力释放
        3.2.5 地应力平衡
        3.2.6 桩顶约束
        3.2.7 注浆压力
        3.2.8 土仓压力
        3.2.9 土层与盾构机表面的阻力
        3.2.10 计算步骤
    3.3 数值模拟计算结果分析
        3.3.1 土体的地应力平衡分析
        3.3.2 土体变形分析
        3.3.3 桩身变形和内力分析
            3.3.3.1 桩身变形
            3.3.3.2 桩基内力
    3.4 不同的等代层硬化程度对临近桩基的影响分析
        3.4.1 桩身位移对比分析
        3.4.2 桩身内力对比分析
    3.5 设置材料粘聚力对数值模拟影响分析
        3.5.1 桩身位移对比分析
        3.5.2 桩身内力对比分析
    3.6 本章总结
第4章 地铁盾构对邻近建筑物双桩的数值分析
    4.1 模型的建立
    4.2 数值模拟计算结果分析
        4.2.1 土体的地应力平衡分析
        4.2.2 土体的变形分析
        4.2.3 桩身变形和内力分析
            4.2.3.1 桩身位移变形分析
            4.2.3.2 桩基内力分析
    4.3 单桩与双桩的变形影响分析对比
        4.3.1 桩身位移对比分析
        4.3.2 桩身内力对比分析
    4.4 本章总结
第5章 结论与展望
    5.1 本文主要结论
    5.2 展望
参考文献
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS盾构区间下穿京广铁路施工的沉降分析[J]. 郝忠院,戴俊,王根,徐宇飞.  公路. 2014(12)
[2]盾构隧道施工对既有建筑物基桩影响的数值模拟[J]. 王净伟,杨信之,阮波.  铁道科学与工程学报. 2014(04)
[3]隧道开挖对邻近单桩竖向受力特性影响[J]. 熊巨华,王远,刘侃,孙庆.  岩土力学. 2013(02)
[4]盾构过富水砂层对地表建筑物影响的研究[J]. 刘国楠,张远荣,肖文海.  西北地震学报. 2011(03)
[5]软土地层中地铁盾构施工引起地表沉降的三维有限元分析[J]. 王国才,马达君,杨阳,章洁.  岩土工程学报. 2011(S1)
[6]隧道开挖对周围土体及桩基影响的试验研究[J]. 孙庆,杨敏,冉侠,Leung C F.  同济大学学报(自然科学版). 2011(07)
[7]盾构法开挖隧道对桩基础影响的有限元分析[J]. 王丽,郑刚.  岩土力学. 2011(S1)
[8]盾构施工对不同刚度桩体影响的数值分析[J]. 赵宏华,陈国兴.  防灾减灾工程学报. 2011(01)
[9]地铁盾构隧道穿越对建筑物桩基础的影响分析[J]. 李进军,王卫东,黄茂松,富坤.  岩土工程学报. 2010(S2)
[10]基坑开挖对邻近地埋管线的影响分析[J]. 张陈蓉,蔡建鹏,黄茂松.  岩土工程学报. 2010(S2)

博士论文
[1]盾构掘进过程数值模拟方法研究及应用[D]. 沈建奇.上海交通大学 2009
[2]城市隧道施工地层变形时空统一预测理论及应用研究[D]. 施成华.中南大学 2007

硕士论文
[1]砂卵石地层中隧道盾构法施工数值分析[D]. 曲兆宇.北京交通大学 2012



本文编号：3651165