盾构开挖引起邻近桩基水平位移的简化计算方法

基于盾构开挖侧穿邻近桩基引起桩-土相互作用的实际工况,提出了一种可预测桩基水平变形的简化计算方法. 采用两阶段法获得盾构开挖引起邻近桩基水平位移简化计算方法,第一阶段采用Loganathan公式计算盾构开挖引起邻近桩基轴线处土体自由水平位移场;第二阶段把桩基简化成 Euler-Bernoulli 梁放置在 Vlasov 地基模型上,建立桩基水平位移控制方程,结合桩基两端约束情况,采用差分法获得邻近桩基的水平位移矩阵解. 随后考虑群桩之间的土体遮拦效应,进一步获得邻近群桩的水平变形差分解 . 通过与两个既有工程案例实测以及既有地基模型计算结果对比,验证了本文方法的优越性. 群桩参数分析表明：地层损失率及隧道埋深的增大均会引起邻近群桩水平位移的增大,但桩身产生最大位移处会随着隧道埋深增加而增大;桩隧之间间距的增大会引起邻近群桩水平位移的减小,但其减小速率逐渐变缓.     

基于Kerr地基模型的基坑开挖引起下卧既有隧道受力变形

基坑开挖导致的土体卸载作用会引起邻近下卧既有隧道隆起变形,甚至会干扰隧道的正常运营.提出了一种基坑开挖引起下卧隧道纵向变形的简化计算方法,将隧道简化成无限长Euler-Bernoulli梁搁置在三参数的Kerr地基模型,提出了剪切层弯矩的计算假设,利用有限差分法并结合隧道两端的边界条件得到隧道纵向变形差分解.结果表明:...     

软土地区基坑开挖诱发邻近盾构隧道 水平位移的简化算法

为探究软土地区基坑开挖对于邻近隧道水平位移的影响,首先,分析了软土地区基坑开挖卸载引起盾构隧道水平位移的变形机理;其次,收集了国内软土地区邻近地铁盾构隧道开挖基坑的工程实例,利用随机森林算法对影响隧道最大水平位移的因素进行了重要度排序,并对影响因素进行了统计分析,提出一相对简便且方便广大工程从业人员使用的半经验公式,可直接用于隧道在邻近基坑开挖下的最大水平位移的预测.通过与所收集到文献中已发表的工程实际案例实测数据的对比,对经验公式进行了验证,验证了所提公式的准确性与适用性.参数分析表明:隧道最大水平位移随基坑开挖体量的增大近似呈对数增大,增速逐渐放缓.隧道水平位移受基坑围护结构水平位移影响较大,两者之间近似呈线性正相关.隧道最大水平位移与基坑隧道间距离呈负相关关系,当距离小于两倍开挖深度时,基坑开挖对隧道的影响较大.基于提出的公式,对基坑开挖对隧道的影响范围进行了分区,结果可为类似工程提供一定的理论指导.     

考虑桩身剪切变形的管桩水平动力阻抗

基于Timoshenko梁模型,考虑管桩桩身剪切变形的情况,建立了单个管桩的水平振动方程.为了考虑管桩与土体的动力相互作用,将桩周土和桩芯土对管桩的作用等效为Winkler弹簧-阻尼器,利用数学物理手段,并考虑管桩与土体的连续性条件,得到了弹性系数和阻尼系数.考虑管桩桩端边界条件和水平动力阻抗的定义,得到了考虑桩身剪切变形的管桩的水平动力阻抗.通过对比分析和数值讨论可知,采用Timoshenko梁模型得到的管桩水平动力阻抗的绝对值比Euler梁模型小;相对实心桩管桩更应考虑桩身的剪切变形.     

地铁隧道施工诱发桩基变形的数值仿真分析

利用数值分析软件ANSYS建立弹塑性有限元模型;考虑位于区间隧道轴线不同位置的邻近桩基及不同桩长情况,对区间隧道施工诱发邻近桩基的变形进行数值仿真试验分析,同时分析隧道开挖后土体与桩体参数等因素对邻近桩基变形的影响。数值仿真试验结果表明：地铁隧道开挖后桩体发生倾倒变形,桩端与洞轴线的相对位置及桩端土性对桩基变形有明显的影响,有桩侧隧道周围向洞内的水平位移比无桩侧的水平位移小,且随桩长增加,两者差别增大。     

考虑两端实际约束的隧道施工诱发邻近桩基响应解析解

隧道施工不可避免地会对邻近桩基产生影响,对既有桩基响应进行分析时大多将桩顶和桩端假定为自由或固定边界,这与桩基实际约束条件不符。为反映桩基两端的实际约束状态,并考虑桩基剪切效应,将桩基简化为Vlasov地基中具有广义弹性约束的Timoshenko梁,建立隧道-土体-桩基简化计算模型。基于弹性地基梁理论,采用两阶段法推导邻近隧道施工时任意边界约束条件下桩身横向附加变形和内力的解析解。通过本文解析解与边界元和有限元数值解进行对比,验证解析模型的可靠性。最后,给出桩基两端实际约束的简化计算方法,并进一步分析桩顶及桩端约束条件对桩基横向变形和内力的影响规律。研究结果表明：桩顶转动弹簧刚度K_θ0对桩顶横向变形的影响较小;当1×10⁴t0<1×10⁶ kN/m时,桩顶横向变形随桩顶水平弹簧刚度K_t0的变化最显著;当K_t0<1×10³ kN/m且K_θ0<1×10³ kN·m/r...     

考虑地层蠕变效应的桥梁桩基施工对邻近运营地铁隧道的影响

为研究桥梁桩基施工引起地层蠕变行为对邻近地铁隧道安全运营的影响,依托实体工程,采用卸荷条件下黏土蠕变特性试验确定了隧道周围土体的蠕变模型,通过数值模拟手段(FLAC3D软件)与现场监测相结合的方法,分析了桩基开挖期间地铁隧道的竖向位移、水平位移和应力分布状态。结果表明：广义Kelvin本构模型能够较为准确的描述黏土体开挖卸荷时的蠕变效应;桩基开挖后,邻近地铁隧道衬砌位移不断增大,随后进入稳定状态;随着桩基开挖数量的增加,地铁隧道竖向位移和水平位移总体表现为下沉和向外收敛趋势;桩-隧最小净距越小,桩基施工对隧道影响越大,采用隧道双侧布桩的施工方式,能够有效降低桩基开挖时隧道拱腰的累计水平位移,有利于地铁隧道的安全稳定运营。     

临近基坑开挖引起的隧道变形预测分析

随着城市地下空间开发利用的快速发展,基坑开挖对邻近隧道的影响成为工程中不可忽视的问题。文中分析了基于反向传播神经网络法(BPNN)预测临近基坑开挖引起的隧道变形。首先,基于土体的小应变特性,采用有限元软件(Plaxis 3D)数值模拟计算得到关于隧道变形的完整数据库,基于此数据库训练检测BPNN模型的准确性,并利用此BPNN模型定量分析各输入变量(隧道与支护结构相对水平距离、隧道相对埋深、支护结构的最大位移)对隧道变形的影响。最后,将BPNN预测结果与17个工程案例实测结果进行对比分析,可以看出两者具有很好的一致性,说明BPNN模型能够准确预测基坑开挖引起的隧道变形,为实际工程提供一种简便的预测方法。     

隧道开挖引起上覆既有隧道受力变形解析解

为了精确且快捷地评估隧道开挖对上覆既有隧道的影响,首先基于Loganathan公式获得隧道开挖引起周围土体竖向自由位移解,然后将上覆既有隧道视为搁置在Vlasov地基模型的欧拉梁,综合考虑隧道两侧土体对既有隧道受力变形的影响,最后采用积分法获得既有隧道纵向变形解析解。案例分析结果表明：该方法计算结果与实测数据接近;与该方法的退化解析对比,该方法更贴近实测数据。进一步参数研究表明：增大地层损失率会引起既有隧道纵向位移和内力呈现线性增加的趋势;既有隧道抗弯刚度的增强会导致其纵向位移的减小,且会造成其内力增强;新旧隧道竖向距离和土体模量的增大会有效地减小既有隧道纵向位移和内力。     

基坑开挖对邻近单桩影响的改进计算方法

在城市建设中,紧邻建筑物桩基进行基坑施工会引起桩基产生附加变形和附加内力,进而会影响到上部建筑物的安全性与适用性.关于该问题的理论研究,目前广泛采用的弹性地基梁法将桩基视为Winkler地基或Pasternak地基中的Euler-Bernoulli梁,未考虑桩基的剪切效应及基坑开挖扰动引起的地基参数沿桩基竖向的不均匀性.文中将既有桩基视为Vlazov地基中的Timoshenko梁,考虑桩基剪切效应及地基参数沿桩基竖向不均匀分布的特性,建立了基坑开挖对邻近单桩力学行为影响分析的两阶段解析方法,与既有研究成果及现场监测数据进行了对比验证,结果表明:该计算方法能够对基坑开挖影响下邻近单桩的力学响应进行准确有效的分析.同时,从地基模型的选择和桩基剪切效应的影响两方面进行了讨论分析,分析表明:Vlazov地基模型参数确定更具理论依据且该模型更符合工程实际;随着桩径的增大桩基剪切效应对桩基内力的影响显著.     

隧道开挖对邻近土体位移的分析研究

文章通过不同的隧道施工开挖方法,利用有限差分软件FLAC3D来模拟分析开挖对土体位移的影响,通过对地表竖向位移沉降、横向位移以及隧道周边土体位移的分析,进而更加清楚地了解隧道开挖对土体位移的变化规律,为实际工程施工提供理论基础。     

盾构掘进引起的邻近群桩水平位移解析研究

采用两阶段法获得盾构掘进引起的邻近群桩水平位移解析解.第一阶段采用LOGANATHAN公式计算得到盾构掘进对周边土体自由水平位移场的影响;第二阶段将桩基简化为放置在Vlasov地基模型上的Euler-Bernoulli梁,将土体水平自由位移场产生的附加应力转化为傅里叶级数荷载并代入Vlasov地基模型控制方程,进而获得...     

浅埋隧道开挖引起的高铁轨道变形与内力分析

为求得浅埋隧道开挖引起的高铁轨道位移和内力,在Osman等得到的地表沉降曲线和地表水平位移的基础上,考虑高铁轨道为一弹性地基梁,将地表位移当作外荷载作用于轨道上.根据弹性地基梁模型,分别建立轨道水平位移和位移方向的平衡微分方程.采用Fourier级数求解微分方程,得到轨道的位移和内力.通过与已有结果比较,验证本文方法的正确性.在参数分析阶段,讨论影响轨道位移和内力的关键参数.     

基于渗流应力耦合的盾构隧道开挖对邻近桥梁桩基的影响

基于Pasternak地基模型推导分层地基中盾构施工引起的邻近桩基竖向和水平位移理论解,并建立三维有限元模型,结合现场实测对比各种计算工况下桥墩沉降量和桩身竖向位移.同时,基于流固耦合理论分析桩身的竖向、水平向和沿隧道纵向的位移过程及桩身应力变化趋势.研究结果表明:流固耦合下开挖掌子面上方土体渗流速度较周围土体的渗流速...     

双基坑开挖对邻近隧道结构变形影响分析

通过建立三维有限元数值模型,分析了双基坑开挖不同施工阶段对已有隧道变形的影响.结果表明:双基坑与邻近隧道平行布置时,隧道会发生较大变形,其水平最大位移比垂直布置时的大10%,且后开挖基坑造成的隧道位移较先开挖基坑变形大7%左右;双基坑与隧道垂直布置时,远隧道基坑开挖对隧道影响极小,隧道变形主要由近隧道基坑开挖决定.针对上述水平布置和垂直布置工况均发现,隧道一侧双基坑开挖施工对隧道的水平位移影响较大,竖向位移约为水平位移的1/10.隧道本身在竖直方向变形为上下向中心挤压,隧道在水平方向上有指向基坑的侧移,同时隧道本身的变形为中心向两侧拉伸,且在开挖基坑中心位置对应处隧道的位移与变形最为明显.     

隧道开挖引起的深层土体水平位移的简化分析方法

多数国内学者重点研究了地铁隧道开挖引起的土层沉降的规律,但对于其水平位移的规律研究甚少,且工程中获取任意深度土层的水平位移实测数据比较困难。目前已有的土层沉降的计算公式较多,由于经典的Peck经验公式相对于Mindlin弹性理论解、随机介质理论、源汇理论的积分解而言,计算公式简单,且在国内有较强的适用性。考虑岩土体的不可压缩性,基于平面应变原理,利用Peck沉降公式通过推导得到隧道任意土层的沿其横断面的水平位移计算表达式,通过与已有工程案例进行比对,验证了公式的适用性,为相关的工程预测水平位移提供了简单快速的分析方法。     

邻近堆载诱发既有隧道受力变形研究

地表堆载会引起邻近土体产生沉降变形,进而会对地下空间中的邻近隧道造成安全威胁。为了获得邻近既有隧道受到地表作用的影响,采用Boussinesq解获得地表堆载对邻近既有隧道的竖向附加应力,将既有隧道简化成搁置Vlasov地基模型的Euler-Bernoulli梁,引入既有隧道侧向土体影响,进一步获得隧道在邻近堆载作用下的变形响应。通过与既有工程案例数据对比分析可知：该方法理论解析与监测数据较为接近,验证了方法的可靠性;与该方法退化解析对比,本文方法更贴近工程实测数据。参数研究表明：隧道与堆载中心间距的增大会引起隧道纵向位移及内力的减小;堆载荷载的增大会引起隧道纵向位移及内力的增大;随着既有隧道刚度的逐渐增大,隧道纵向位移会逐渐减小,但会引起既有隧道内力的增大。     

基坑开挖对既有地铁隧道及地表变形影响分析

基坑开挖会造成下部隧道周围土压力变化以及土体产生位移,使隧道结构稳定性受到影响,从而变形控制显得尤为重要。以合肥南站南广场基坑工程实测数据为例,采用PLAXIS 2D有限元软件对基坑下部隧道和地表变形的情况进行数值计算。研究表明:数值计算结果与实测值较为吻合,隧道发生竖向和水平位移,竖向位移比水平位移大,隧道的位移值随着开挖深度呈线性趋势;基坑开挖会引起隧道上方地表变形,地表沉降呈向下二次抛物线形式,坑底产生了塑性隆起。     

基于两阶段法地铁盾构开挖对邻近桩基影响分析

在两阶段分析法的基础上,根据Winkler地基模型的理论将桩体划分成若干段长度相等的微元体,按照承载桩竖向荷载传递规律,并考虑桩体的端承作用,提出一种计算盾构隧道开挖对邻近桩基影响的理论方法.通过计算表明,桩体的沉降随桩基埋深变化较小,附加轴力随桩基埋深呈先增大后减小的趋势,最大附加轴力发生在隧道轴线附近.并将结果与Klar使用的变形微分方程的计算结果进行比较,验证了此方法的准确性.此外,桩基的附加轴力和沉降随水平距离的增大而急剧减小,当水平距离超过4R时,隧道开挖对桩基的影响可以忽略.     

盾构隧道开挖引起既有管线的竖向变形研究

建立了基于双参数Pasternak地基模型的管线竖向变形计算方法,第一阶段采用Loganathan和Poulos提出的解析方法计算盾构隧道开挖引起的既有管线轴线位置处的土体自由位移场;第二阶段将既有管线视为Pasternak弹性地基上的无限长梁,将土体自由位移施加于管线,推导并求解了管线的平衡微分方程,得到了管线竖向位移和内力的表达式.进一步推导并求解了考虑侧向土体作用时的管线平衡微分方程,得到了更符合实际的管线变形.基于简化弹性空间法获得的地基参数,将Pasternak地基和Winkler地基的解析计算结果与数值计算结果以及工程实例监测数据进行对比验证,证明了Pasternak地基模型的优越性和本文计算方法的有效性.