隧道开挖条件下被动群桩遮拦效应分析

隧道开挖不可避免地会引起周围土体位移,从而导致临近建筑物桩基础产生附加变形和内力,降低桩基承载力,引起上部结构失稳甚至破坏。如何分析隧道开挖对邻近群桩的影响成为岩土工程界所关心的问题,为此作者提出隧道开挖对群桩影响的两阶段分析方法:第一阶段采用Loganathan等(1998)提出的解析解计算隧道开挖引起的土体自由位移场;第二阶段基于Winkler地基模型将土体自由位移施加于桩分析桩基的力学反应,同时考虑桩基的遮拦效应分析隧道开挖对群桩的影响。采用三维整体数值分析方法分析隧道开挖对临近群桩的影响,并通过对比验证了简化解析方法的合理性,在此基础上分析隧道开挖条件下被动群桩的遮拦效应,分析表明:(1)群桩遮拦效应随桩间距增大而减小;(2)遮拦效应对前排桩影响小于对后排桩的影响,尤其是轴力;(3)遮拦效应对位移的影响远小于对内力的影响,其中对水平位移的影响很小,可以忽略不计。

开挖条件下非均质地基中被动群桩水平反应分析

地下工程开挖包括基坑开挖、隧道开挖等,邻近建筑物的桩基因开挖引起的土体位移会产生弯矩和变形。基于两阶段分析方法,考虑土体的非线性,采用Winkler地基模型模拟被动单桩桩土之间的相互作用,运用有限差分法进行求解以考虑地基土的分层特性,并基于简化Mindlin方程考虑群桩的桩–桩相互影响,计算被动群桩的遮拦效应,从而得到开挖条件下被动群桩水平反应的简化分析方法。最后将基于两阶段分析方法的差分解法与边界元解、现场实测结果、离心机实验结果等进行对比,验证了该方法的合理性及实用性。

隧道开挖条件下2×2被动群桩遮拦效应的数值分析

文章采用两阶段法和数值模拟方法的分析结果,验证了应用整体数值模拟方法研究隧道开挖对邻近群桩的影响是可靠的。借助有限差分数值软件,通过采用Mohr-Coulomb弹塑性屈服准则,建立三维数值模型,研究了砂性土中不同应力释放率、不同桩间距、不同桩长情况下群桩遮拦效应的变化规律。分析结果表明:隧道开挖时的应力释放对群桩的遮拦效应影响不大;除桩体沉降以外,群桩的遮拦效应系数曲线基本上随桩间距的增大而逐渐减小;群桩桩长差异的变化对群桩遮拦效应的影响情况比较复杂,不同指标在不同桩长情况下的变化规律呈现出一定的不协调性。

盾构法隧道施工时高承台被动群桩的土拱效应

通过建立有限元模型模拟天津市地铁一号线盾构施工,有限元模型得到的土体沉降曲线与现场实测吻合,在此模型基础上进一步研究隧道开挖过程中被动群桩的土拱效应.隧道开挖时,3×3被动群桩中远离隧道的边排桩的桩间土一般形成了"反向土拱";靠近隧道的边排桩的桩间土拱的形式主要取决于同一位置处桩与土体的相对位移.当桩的水平位移小于土体时,桩间土体形成了类似于边坡工程及堆载情况下的土拱;反之,桩间土体形成"反向土拱".桩长增加,当桩、土水平位移接近时桩间土拱效应消失;与地面堆载等典型的被动群桩不同,隧道开挖时当被动群桩的桩间距由4 m减小至2 m时土拱效应消失.

被动桩桩侧土压力群桩效应的数值研究

被动群桩中具有明显的土拱效应和遮拦效应,运用岩土数值计算程序FLAC3D,对不排水条件下的被动群桩进行了平面应变数值模拟研究.土体采用摩尔-库伦本构关系,桩基采用线弹性本构关系,桩土之间建立接触面.研究结果表明,埋深对桩侧极限土压力有影响,在浅层桩侧极限土压力随着深度的增加而增大,达到一定深度后随着埋深的增大基本保持不变.单排桩时桩后具有明显的土拱效应,随着桩间距增大桩的荷载分担比降低,达到稳定的桩荷载分担比所需要的桩土相对位移量增大.双排桩时随着排间距增加,后排桩和前排桩的桩侧极限土压力都增加,当排间距达到6D以后,后排桩和前排桩之间基本没有遮拦和加筋作用.

隧道开挖对群桩竖向位移和内力影响分析

采用两阶段分析方法,提出了隧道开挖对群桩竖向位移和内力影响的解析计算方法。第一阶段采用Loganathan解析解估算隧道开挖引起的土体自由位移场,第二阶段首先基于Winkler地基模型,将自由土体位移施加于桩体并建立单桩位移控制方程,然后应用剪切位移法,考虑被动群桩的桩–桩相互影响,计算被动群桩的遮拦效应,最后得到隧道开挖对被动群桩的影响。并与有限元法以及边界元法分析结果进行了对比,得到了较好的一致性。

隧道施工条件下临近群桩水平力学反应分析方法

采用两阶段分析方法,提出隧道施工对群桩水平位移和内力影响的简化解析计算方法:第一阶段采用Loganathan解析解估算隧道开挖引起的土体水平自由位移场,第二阶段首先基于Winkler地基模型把桩视作弹性地基梁,将自由土体位移施加于桩并建立单桩水平位移控制方程,然后应用简化Mindlin方程,考虑被动群桩的桩-桩相互影响,计算被动群桩的遮拦效应,最后得到隧道开挖对被动群桩的影响,并与边界元法分析结果及工程实测数据进行对比,得到了较好的一致性。