地铁隧洞—桩基相互作用机制的数值模拟研究

发布时间：2017-04-14 16:20

  本文关键词：地铁隧洞—桩基相互作用机制的数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国城市轨道交通建设的快速发展,在城市中修建浅埋地铁隧道、公路隧道及地下通道越来越普遍。地铁隧道往往不得不从既有结构桩基础附近穿过,在桩基础荷载和隧道开挖的共同作用下,地层会发生应力重分布,隧道开挖也不可避免的会产生地表沉降和洞顶沉降。地表及洞顶沉降过大,不仅会引起隧道结构的变形,而且会造成隧道结构工作能力的下降。同时在桩荷载作用下桩底和洞周围岩会发生破坏形成塑性破坏区影响隧洞正常使用。本文主要运用FALC3D软件模拟研究了桩荷载作用下不同因素对隧洞开挖过程中引起的沉降及破坏的影响,模拟研究不同桩位荷载作用下对隧洞洞顶、地表及桩底沉降的影响,总结由此引起的沉降规律；模拟全断面法、三台阶法和CD法三种不同开挖方式对地表、隧洞洞顶及桩底沉降影响,分析比较哪一种方式更具有优势；模拟不同桩位下隧洞开挖引起的隧洞塑性破坏,分析产生的塑性区域并总结规律。模拟结果如下：(1)在隧洞位于桩底情况下,当不同位置的桩离隧洞洞顶距离相同时,随桩距隧洞中心线距离越远,引起的地表沉降值越小,洞顶沉降大,桩底沉降值越小；当桩距隧洞中心线距离相同时,随距离隧洞洞顶距离越近,引起的地表沉降值越小,洞顶沉降越小,桩底沉降值越大。在隧洞位于桩侧情况下,当不同位置的桩离隧洞洞顶距离相同时,随桩距离隧洞中心线距离越远,引起的地表沉降值越大,洞顶沉降越大,桩底沉降值越小；当桩距隧洞中心线距离相同时,随距离隧洞洞顶距离越近,引起的地表沉降值越大,洞顶沉降越大,桩底沉降值越大。在隧洞位于桩底与桩侧两种情况下,隧洞开挖引起的最大地表沉降量均发生在不同桩位的桩顶处,最大洞顶沉降量均发生在不同桩位隧洞中心线处。(2)在隧洞位于桩底与桩侧两种情况下不同开挖方式引起的地表、洞顶及桩底沉降中,三种沉降均为CD法引起的最小,三台阶法次之,全断面法引起的最大。(3)隧洞位于桩底的情况下,当不同位置桩桩底距隧洞洞顶距离相同时,随桩轴线距隧洞中心线距离越远,产生的桩底塑性区越小,洞周塑性区也越小；当桩距隧洞中心线距离相同时,随桩底距隧洞洞顶距离越近,产生的桩底塑性区越小,洞周塑性区越大。隧洞位于桩侧的情况下,当不同位置桩离隧洞洞顶距离相同时,随桩轴线距隧洞中心线距离越远,产生的洞周塑性区越小,桩底均不产生塑性区；当不同位置桩桩轴线距隧洞中心线距离相同时,随桩底距隧洞洞顶距离越近,产生的桩底塑性区越大,洞周塑性区越小。
【关键词】：不同桩位 不同开挖方式 地表沉降 洞顶沉降 塑性区
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U231;U452.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究的目的及意义9-11
• 1.1.1 研究的意义9-10
• 1.1.2 研究的目的10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 研究内容14-15
• 2 不同桩位对地表、隧洞洞顶及桩底沉降的影响15-40
• 2.1 模型参数的确定15-17
• 2.1.1 地层分布及计算模型参数15-16
• 2.1.2 楼结构及桩基础荷载16-17
• 2.2 隧洞位于桩底时不同桩位对地表、隧洞洞顶及桩底沉降的影响17-28
• 2.2.1 数值模型和方案17-20
• 2.2.2 模拟结果及分析20-27
• 2.2.3 小结27-28
• 2.3 隧洞位于桩侧时不同桩位对地表、隧洞洞顶及桩底沉降的影响28-39
• 2.3.1 数值模型和方案28-31
• 2.3.2 模拟结果及分析31-38
• 2.3.3 小结38-39
• 2.4 本章小结39-40
• 3 不同开挖方式对地表、隧洞洞顶及桩底沉降的影响40-50
• 3.1 隧洞位于桩底时不同开挖方式对地表、隧洞洞顶及桩底沉降的影响40-44
• 3.1.1 数值模型和方案40-42
• 3.1.2 模拟结果及分析42-44
• 3.2 隧洞位于桩侧时不同开挖方式对地表、隧洞洞顶及桩底沉降的影响44-49
• 3.2.1 数值模型和方案45-47
• 3.2.2 模拟结果及分析47-49
• 3.3 本章小结49-50
• 4 不同桩位下塑性破坏模式研究50-60
• 4.1 数值模型及方案50-51
• 4.2 模拟结果及分析51-59
• 4.3 本章小结59-60
• 结论60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67

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