隧道-桩作用下软粘土的长期位移及其相互作用

随着城市地下空间建设的不断发展，隧道工程引起的环境问题及新建建筑对邻近已有地铁隧道影响日益引起人们的重视，如何正确有效地分析和计算，成为地铁周边城市建设亟待解决的一个关键性问题。本项目结合理论分析、数值分析与离心机模型试验对软土地区隧道开挖对邻近桩基础的影响及桩基础对邻近已有地铁隧道影响两个研究方向进行了深入研究，详细探讨了隧道-桩相互影响机制和相关计算方法，并与有限元和离心试验结果对比验证理论计算方法适用性和合理性，以期为实际工程设计提供理论依据和实践指导。主要研究内容及结论包括以下几个方面：1) 基于已有隧道开挖引起的土体瞬时沉降的理论以及有限元模拟结果，推出地表及地表以下不同深度土体长期沉降的计算方法；同时基于源-汇理论对排水条件下圆柱孔收缩问题的位移场进行半无限空间及隧道断面的椭圆变形模式修正，得到圆形盾构隧道开挖引起的土体长期沉降理论解；2) 分别基于Winkler 地基梁模型和p-y曲线方程，利用两阶段分析法给出了可以考虑桩土作用非线性特征的隧道对邻近桩基竖向和水平向影响的计算方法；3) 对上海10号线双线盾构长距离穿越深基坑底部进行现场测试和有限元模拟研究，得到地下连续墙底与隧道底部的夹角Ф与地下连续墙沉降量关系，建议将地下连续墙深度设置在Ф=32º的位置；并以有限元模型为基础，分析在基坑底板浇筑后盾构引起的地下连续墙的沉降。4) 进行挤土桩施工及荷载作用下桩基础对邻近隧道影响的大型土工离心试验，并分析不同试验结果的原因及一般规律。5) 根据现有单桩及群桩理论计算方法，考虑桩土相互作用的非线性计算得到桩周的土体位移场，根据土体位移场采用“二阶段”法计算对隧道的影响，并与实测数据和离心试验以及有限元计算结果对比验证。给出了基于单桩叠加原理的群桩对邻近隧道影响的简化算法及工程实例验算。通过分析挤土桩桩长、桩径、隧道覆盖层厚度、桩隧道间距、土体弹性模量改变对邻近隧道竖向沉降、水平位移以及衬砌法向位移的分析，给出了不同参量变化时的影响规律。6) 在简化计算方法的基础上，根据上海市地铁公司对地铁影响的控制要求，对灌注桩施工、挤土桩施工以及单桩和群桩在荷载作用下对邻近隧道的影响程度和安全区域进行探讨，给出了考虑隧道竖向和水平位移，以及竖向和水平曲率控制准则的隧道影响程度及一般规律，对工程实践具有一定的参考价值。 2100433B

隧道-桩作用下软粘土的长期位移及其相互作用问题是地下工程中地下结构物与结构物之间、结构物与土之间复杂的相互作用问题，主要包括四个方面：隧道开挖对周围土体的影响；隧道开挖对已有桩基的影响；桩基施工及荷载对周围土体的影响；桩基施工及荷载对已有隧道的影响。本项目拟针对上述科学问题开展六个方面研究：1.隧道开挖引起周围土体的瞬时及长期位移；2.隧道开挖对邻近单桩基础受力和变形的瞬时及长期影响；3.隧道开挖对邻近群桩基础受力和变形的瞬时和长期影响；4.桩基施工及正常使用阶段对周围土体的影响；5.桩基施工过程对已有隧道受力和变形的影响；6.上部荷载施加及建筑物正常使用阶段对已有隧道受力和变形的影响。拟采用结构-土体-结构理论分析，建立土工离心机模型试验及现场试验,并进行数值反馈仿真。通过本项目研究，可望在理论与试验上揭示隧道-桩作用下软粘土的长期位移及其相互作用的机理，建立一套完整可行的设计计算标准。

图书信息

桩：土-结构动力相互作用研究\孔德森，ISBN：9787502460297，作者：

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《土-桩-隔震结构动力相互作用》是作者庄海洋、于旭经过多年潜心研究之后完成的专著。隔震技术是结构抗震领域中的一个热点。

作者通过《土-桩-隔震结构动力相互作用》向广大读者展示了在此领域的研究高度和深度。

《土-桩-隔震结构动力相互作用》共包括10章：第1章绪论，第2章土桩一隔震结构动力相互作用有限元分析方法，第3章土一桩一隔震结构动力相互作用振动台模型试验技术，第4章刚性地基上隔震结构动力反应的模型试验研究，第5章一般土性地基上土桩隔震结构动力相互作用模型试验研究，第6章软夹层地基土一桩一隔震结构动力相互作用模型试验研究，第7章不同土性地基上隔震结构振动特性的对比分析，第8章土一桩隔震结构动力相互作用的数值计算与模型试验对比分析，第9章土一桩一隔震结构动力相互作用的简化计算方法，第10章考虑SSI效应时土一桩一隔震结构动力相互作用动力的能量分析法。

《土-桩-隔震结构动力相互作用》具有相当的理论深度，适合广大建筑结构、岩土工程专业的师生阅读使用。

内容简介

本书重点介绍各种变截桩的特点、荷载传递性状、与土的相互作用机理和破坏性状等，阐述了各种变截面桩的适用条件、施工、设计，为广大土木工程人员、科研人员以及在校研究生提供理论依据和设计依据，也为支盘桩的推广应用扩大了市场。

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