隧道开挖对上方既有桩基影响的数值分析
隧道开挖对桩基影响的有限元分析
用 的 二 维 有 限 元 模 型 ， 论 了 黄 土 地 层 中盾 构 隧道 开 挖 对邻 近 桩 基 础 的 影 响 规 律 。 讨 关 键 词 ： 构 隧 道 ， 限 元 ， 层 位 移 ， 基 础 盾 有 地 桩 中图 分 类 号 ： ＴＵ４ ３ ７ 文献标识码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：１０ —１ ２ ２ ０ ）５０ ２ —３ ０ ４３ ５ （０ ６０ —０ ９０
出：
３ 计 算 结 果 与 分 析
侧 向位 移 （ ｍｍ）
收 稿 日期 ：２０ —４１ ０ ６０—７ 基 金项 目 ： 国科学 院武 汉 岩土 力 学 研 究 所 岩 土 力 学 重 点 实 验 室基 金 项 目 （ ． １ ０ ０ ） 中 Ｎｏ ｚ １ ５ ３ 作 者 简 介 ： 伟 宸 ，９ １ 生 ，０ ６年 ３月 西 安 交 通 大 学 土 木 工 程 系 岩 土 工 程 硕 士 毕 业 ， 要 从 事 岩 土 工 程 方 面 的研 究 工作 。 卿 １８ 年 ２０ 主
ｋ ｍＥ Ｎ／ 。
２ ．２ 土体 本构模 型
研究 表 明 ， 肯 ～ 张 双 曲线 模 型能 较 好 地 反 映 邓 黄 土 的非 线 性 性 状 。该 模 型 是 根 据 土 体 的 双 曲线 型 应 力 ～ 应 变关 系 推 导 而 得印 ， 切 线 弹 性 模 ］其
２ 计算模型 的建 立及参数 的选 择
性 矩 ２ ２ ×１ ｍ 重 度 ２ Ｎ／ ； ４ 桩 为预 制 ．５ ０ ， ５ｋ ｍ。 （ ）
１ 引言
由于地 铁 线路 一般 都 会 穿 过人 口密集 、 通 繁 交 忙 、 面建 筑 物林立 的繁华 地 段 ， 地 面高层 建筑 又 地 而 大多采 用桩 基础 。因 此 ， 讨 盾 构 隧 道建 设 对 邻 近 探
关于明挖法隧道施工对近接桥梁桩基的影响研究
关于明挖法隧道施工对近接桥梁桩基的影响研究1. 引言1.1 研究背景近年来，随着城市交通建设的不断发展，明挖法隧道施工成为了一种常见的工程实践。
隧道施工对于周围桥梁的桩基造成的影响也逐渐引起了人们的关注。
在桥梁建设中，桩基是承担土压力和施加桥墩荷载于地基的重要工程结构，其受力情况直接影响着桥梁的安全性和稳定性。
隧道施工对近接桥梁桩基的影响主要体现在两个方面：一是施工过程中可能引起的地基振动和水位变化，导致桩基受力情况发生变化；二是隧道开挖过程中可能引起的土体沉降，进而影响桩基的承载能力和稳定性。
研究隧道施工对近接桥梁桩基的影响，对于确保桥梁工程的安全性和稳定性具有重要意义。
通过深入分析隧道施工对桩基的影响机理，可以为桥梁设计和施工提供依据和参考。
针对隧道施工可能带来的不利影响，提出相应的规避方案和加固措施，可以有效保障工程的安全运行，为城市交通建设提供可靠保障。
1.2 研究目的研究目的：本研究旨在探究明挖法隧道施工对近接桥梁桩基的影响及相应的应对措施。
具体包括分析隧道施工对桩基的影响机理，研究桩基在受力情况下的特点，进行隧道施工对近接桥梁桩基影响的实验研究，探讨桩基的加固措施，以及提出合理的规避方案。
通过这些研究，旨在为工程建设提供科学依据，保障桥梁结构的安全稳定，降低施工过程中可能出现的风险，为工程实施提供有效保障。
研究的目的是为了全面了解隧道施工对桩基的影响情况，为工程设计和施工提供重要参考，确保工程质量和安全。
1.3 研究意义近年来，隧道施工对桥梁桩基的影响日益受到关注。
随着城市化进程的加快和交通建设的不断推进，越来越多的隧道工程与桥梁工程相互交叉、近距离并存。
研究明挖法隧道施工对近接桥梁桩基的影响具有重要意义。
对于工程施工方面而言，了解隧道施工对桩基的影响机理，可以帮助工程师更好地规划和设计工程施工方案，减少工程风险，确保工程质量和安全。
对于科学研究领域而言，通过对桩基受力特点的深入研究，可以为建筑、地质等相关领域提供有价值的理论基础和实践经验，推动相关领域的学术进步。
隧道开挖对邻近群桩基础影响的数值分析
究 其对 邻 近桩基 础 的影 响 。 本 文 首先采 用 数值 模 拟 分 析 隧 道 开 挖对 土体 的
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — １ ２ — ３ １
隧道洞体外直径 Ｄ＝６ ｍ， 隧道埋深 Ｈ＝２ ０ ｍ， ２ Ｘ２ 群桩中前排 桩距 隧道轴线 ｘ＝９ ｍ， 后 排桩距 隧道 轴线
关键词 ： 隧道开挖 ； 群桩基础 ； 土体位移 ； 桩身受力
中图分类号 ： Ｕ４ ５ ５ ． ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３ — ５ ７ ８ １ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ ９ １ — ０ ３
随着 中国经济的迅速发 展 ， 城 市地 面交通拥堵 问题 日益突 出。为了缓解城市 的交通压力 ， 我 国许 多城市准 备或正在修建 地下 交通 网络 。在城 市地铁 隧道 修建过
因此 ， 模型尺 寸采 用 ８ ０ ｍ×４ ０ ｍＸ４ ０ ｍ（ ＸＸＹＸ
程进行了细致研究 ， 根据大量 的实测数据 ， 并结合采 矿引起地面沉降的估算方法 ， 在不考虑土体蠕变和排 水固结的条件下 ， 沉 降槽 的体积 即为土体 损失的体 积， 并提 出了隧道 施 工沉 降槽形 状类 似 于概率 论 中颠
看出， 隧道 左侧 的土 体 向右移 动 ， 隧道 右 侧 对 土 体 向 左移 动 ， 即隧道 上面 的土体 向 隧道 轴 线 中 心运 动 ， 隧
倒 的正 态分 布 曲线 ， 并 根 据 地 表 沉 降 曲线 ， 得 出 了地 面 沉 降的 Ｐ ｅ ｃ ｋ估 算 公 式 。解 析 法 就 是 通 过 理 论 分
Ｚ ） ， 共划分 １ ３ ２ １ ６ ０个 单 元 ， １ ３ ９ ４ ４ １个 节 点 。土 体 周 围的边界约束 条件为 ： 上表 面为 自由边界 ， 地 基下表 面 固定 ， 限制侧 面边界 的水平位 移 。采用 ｂ ｒ ｉ ｃ ｋ单元模 拟 土体 ， ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ 单元模 拟衬砌 ， 圆柱形 ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ 单 元模 拟隧 道， 放射 状 的 ｒ ａ ｄ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ 单 元 模 拟 隧 道 周 围 的土 体 。 土体与衬砌 材料 的参 数 为弹性 模 量 Ｅ， 泊松比 ｕ ， 重 度
隧道开挖对邻近桩基础影响的数值计算分析
隧道开挖对邻近桩基础影响的数值计算分析摘要：目前，随着城市的不断发展，地铁的出现给人们出行带来了很大的方便，然而，很大一部分地铁路线都要穿过城市密集区，地铁隧道周围环境极其繁杂，地铁隧道周边存在着高层建筑桩基础以及各种城市地下管线，隧道开挖对高层建筑桩基础的影响问题越来越突出，为了更好地了解隧道开挖对已建成建筑物桩基础的影响，主要进行了两方面的研究：（1）利用有限元软件分析了隧道开挖对邻近已有桩基的变形及受力影响，并研究了隧道参数变化（包括隧道开挖深度以及隧道结构与桩基础净距）对现存桩基的影响；（2）分析结果表明：在已有桩基础周边进行隧道开挖，桩基础变形以沉降为主，这对高层建筑是十分不利的；同时，随着桩与隧道净距的增加，桩基的沉降量以及内力变化最大值相应减小。
关键词：隧道开挖；桩基础；有限元；影响。
Abstract：Now，along with the continuous development of city，The emergence of the metro bring great convenience to people’s travel，however，a big part of the subway route through the urbanized regions，the environment of surrounding the subway tunnel is very complex，surrounding tunnel exist pile foundation of high-rise building and various kinds of underground pipeline，the inpacts of tunnel excavation on pile foundation of a high-rise building is becomingmore and more important，in order to better understand the influence of tunnel excavation on pile foundation of construction，the two main aspects of it has been researched：（1）using finite element analysis software to analysis the changes ofthe deformation and stress of the adjacent existing pile foundation after the tunnel excavation，and researching the influence of pile foundation when tunnel parameters （including tunnel excavation depth and tunnel structure and pile foundation interval）changes；（2）the analysis results show that pile foundation deformation to settlement is given priority to when the tunnel excavation around it，is very adverseto the high buildingit；At the same time，along with the interval of pile and tunnel increases，The settlement and internal force of pile foundation corresponding decrease.Key words：Tunnel excavation；Pile foundation；Element Analysis；influence引言近几年，随着城市建设的不断发展，地铁建设如火如荼，杭州、宁波的地铁项目也都相继开工建设，温州作为浙江省的经济中心之一，浙东南第一大都市，全市常住人口912.21万，居浙江省各市第一位，地铁规划项目也被写上日程。
隧道开挖对周围土体及桩基影响的试验研究
在过去的研究中，已有学者对地铁隧道开挖对原有桩基工作性状的影响进行 了分析。这些研究主要集中在理论分析和数值模拟方面，而现场试验研究相对较 少。其中，理论分析主要通过建立力学模型来预测隧道开挖对桩基工作性状的影 响，而数值模拟则利用计算机软件对实际工况进行模拟分析。虽然这些研究取得 了一定的成果，但仍存在以下不足之处：
在未来的研究中，可以进一步探讨不同地质条件和环境因素对隧道开挖和建 筑物桩基的影响，以更加精细化、个性化的方式指导工程施工。此外，还可以研 究隧道开挖与建筑物桩基之间的相互作用机制，以及采用更加先进的数值模拟方 法进行深入分析。
总之，隧道开挖方式对建筑物桩基影响的研究具有重要的理论和实践意义， 通过不断深入的研究和探索，将为工程建设带来更多的便利和安全保障。
1、引言
隧道工程是现代交通工程的重要组成部分，隧道开挖对பைடு நூலகம்围土体及建筑物的 影响是一个重要的研究课题。特别是对于穿越复杂地质条件的地区，隧道开挖可 能会引起周围土体的变形、位移和应力变化，进而对桩基等建筑物产生不良影响。 因此，本次演示通过试验研究隧道开挖对周围土体及桩基的影响，为隧道施工过 程中的环境保护和桩基设计提供依据。
本次演示的研究成果可为后续研究提供参考，并为实际工程中的地铁隧道设 计和施工提供重要依据。然而，由于地铁隧道开挖对原有桩基工作性状的影响受 到多种复杂因素的影响，后续研究可以进一步探讨不同因素之间的相互作用关系， 以及不同类型桩基在地铁隧道开挖过程中的工作性状差异。同时，可以结合更多 的实际工程案例，进行深入分析和对比研究，以得出更具普适性的结论和建议。
（1）理论研究与实际工程有一定差距； （2）数值模拟未充分考虑桩土相 互作用； （3）现场试验研究不足，缺乏数据支持。
本次演示旨在弥补上述不足，通过现场试验和数值模拟相结合的方法，深入 探讨地铁隧道开挖对原有桩基工作性状的影响。具体研究内容如下：
隧道开挖对邻近群桩基础影响的数值分析
隧道开挖对邻近群桩基础影响的数值分析修建地铁成为了很多城市的首要选择，使交通系统更加的多元化。
目前，盾构法是地铁隧道施工时所用到的最主要的方式。
利用这种方式在城市中修建地铁，一定要考虑到城市中密集的建筑物，因为肯定会产生土体的扰动，也肯定会对上部的邻近桩基础产生影响。
一、隧道开挖对邻近桩基础影响的研究方法（一）整体分析法。
这种方法是使用有限差分、有限元等专业的软件，建立起含有土体、隧道、桩基础的模型，并对这一模型进行分析。
分析时要充分考虑到土体和桩身的相互作用，以及土体和隧道衬砌的相互作用。
这种方式可以通过对开挖面的土体和隧道的衬砌施加各种荷载，来模拟出盾构施工的全过程。
整体分析法不但能够模拟出实际开挖过程，而且能够充分考虑土体和桩身的相互作用，以及土体和隧道衬砌的相互作用。
（二）两阶段法。
这种方法会首先利用公式（如公式一）计算出隧道开挖洞口时，在重力的作用下桩周围土体的位移。
接着，把桩周围土体的位移通过边界元方法或者Winkler地基模型等方式施加到桩身上，以得到桩身由于隧道的开挖会引起的位移和内力。
这种方式的通用性较强，能够满足地铁工程中程序化设计的要求，有利于设计人员对隧道开挖时引起的邻近桩身的受力进行初步的判断。
公式一二、工程的实例分析（一）工程概况与地质概况该工程位于西部的某个城市，区间全长1638.245单线延米，隧道将会下穿某个住宅楼群。
该住宅楼群为12层的框架结构，首层的建筑面积约为850平方米，层高约为4米。
靠近院内有层高约为两米的地下车库，靠近街道的底层已经变成了小商铺。
该住宅楼群的基础是桩基础，桩型是人工挖孔桩，布桩共有65根，桩间距为三到四点五米不等，单桩容许的承载力为3500-4500kN不等。
桩长为十五米到二十六米不等，桩身的混泥土强度是C25，桩顶标高被统一成了+9.50米，桩端的持力层都是中风化泥质粉砂岩，且桩端深入中风化岩层均大于两米。
隧道在穿过该楼群时，顶部标高约为-12米。
隧道施工对邻近桥梁桩基变形影响及加固效果分析
隧道施工对邻近桥梁桩基变形影响及加固效果分析摘要：为分析隧道施工对邻近桥梁桩基变形影响，以某桥梁桩基邻近隧道工程为背景，采用PLAXIS软件建立有限元模型，重点研究了隔离桩加固前后，隧道开挖对邻近桩基的变形影响及变化规律，结论如下:相较于不采取加固措施，采取隔离桩加固后，桩基最大顺桥向和垂直向位移分别减小62%和61%，对横桥向位移无明显影响;隔离桩加固后，桩基的各向位移均小于1mm，满足相关规范要求，采用的隔离桩加固措施能确保工程安全，研究结果可为类似工程提供参考。
关键词：隧道工程;桥梁桩基;隔离桩;变形引言随着经济发展和城市规划，隧道交通也得到飞速发展，在进行隧道规划上，由于各种因素影响，不可避免会下穿一些构筑物，对于隧道施工，其要求和标准都需进一步提升，隧道邻近的构筑物变形也需要控制在合理范围内，以保障既有构筑物的安全。
隧道下穿桥梁工程在我国的基础建设中出现的频率越来越高，在进行此类工程建设中，需要注意的是隧道开挖至桥梁桩基位置时，采用一些加固措施，可以确保不会对桥梁桩基的稳定性造成影响。
保证桥梁桩基的安全性。
国内学者对于隧道施工对桥梁桩基的影响进行了较多深入研究和分析，在分析中应用数值模拟软件，研究隧道施工是否对既有的桥梁桩基带来不良影响，在此分析的基础上，选择合理的方式和措施进行桩基加固，这样可以有利于避免和降低隧道施工对桥梁桩基带来的影响，确保桥梁桩基的稳定性和安全性。
1桥梁桩基作用机理桩基属于土木工程领域较为常用的一种基础模式，其应用范围比较广泛。
桩基可穿过软弱地质结构最终达到持力层，建筑上部的载荷也传到持力层中。
隧道工程的施工将对桥梁桩基周边的土体造成扰动，进而使土层在横向及纵向上发生位移变形，使得桥梁桩基的载荷能力降低，引起桥梁结构的形变破坏。
2隧道施工对邻近桥梁桩基变形影响2.1隧道开挖对桩基竖向变形的影响隧道开挖会引起邻近桥梁桩基竖向位移发生变化，这也是隧道开挖影响上部桥梁稳定的主要因素之一。
隧道开挖的数值分析
隧道开挖的数值分析摘要：随着城市范围的日益扩大，地铁使用盾构进行隧道开挖的工程数量日渐增多。
隧道开挖与支护工程是一个多步骤加载、卸载的复杂过程。
用有限元方法来模拟这个隧道开挖以及衬砌支护过程，计算得到最后的地表变形，隧道开挖面的应力变形以及衬砌本身的受力特点及变形。
本文采用有限元程序ABAQUS来进行数值分析。
在有限元值模拟过程中土体的本构模型采取无剪胀的摩尔-库仑模型；用初始应力提取法来完成初始地应力平衡；将开挖土体的模量衰减来模拟土体的在衬砌完成前的部分应力释放。
计算结果表明地表沉降(Y向)变形最大值出现在隧道中心线位置，地表变形(X向)的峰值出现在隧道侧边区域内。
其次，衬砌的支撑作用十分明显，与无衬砌的情况相比地表变形减少了25%~40%，同时开挖面的应力和变形也相应减小。
最后，衬砌本身表现为弯曲变形的特点，其应力最大值出现在隧道侧边最外侧边缘处。
关键词：有限元数值分析；隧道开挖；衬砌；地表变形；ABAQUS0 引言随着我国经济的快速增长，为了满足现代生活的便捷，舒适，高效的要求，城市的基础设施的建设就变得更加重要。
随着城市的地域的扩大，城市人口增多，各地区功能性的强化及人们日常的活动区域的不断扩大，地面道路交通越来越难以满足人们日常出行的要求。
继北京、上海等特大城市修建了多条地铁之后，越来越多的中大型城市如广州、杭州等开始修建地铁线路，以缓解城市的地面交通压力。
隧道开挖工程数量的剧增，加之现场一般位于城市繁华区，存在较为密集的建筑群。
所以更迫切的需要相应的理论研究能指导现场的施工，解决现场出现的各种问题，同时减小对地面原有的建筑造成不良的影响。
因土体材料本身为非均质材料，而且因地区不同，土体材料的性质也各不相同；同时开挖过程又是一个极复杂的卸载、加载的多步骤过程，所以隧道开挖问题很难有精确的理论方法。
随着近年来计算机技术发展、有限元方法的不断完善，数值分析方法被认为是一种求解工程中所遇到的各种复杂问题的最有效方法之一[1,2]。