›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (S1): 704-0712.

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

盾构法开挖隧道对桩基础影响的有限元分析

王 丽1,郑 刚2   

  1. 1. 大连交通大学 土木与安全工程学院,辽宁 大连 116028;2. 天津大学 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室,天津 300072
  • 收稿日期:2010-10-22 出版日期:2011-05-15 发布日期:2011-05-16
  • 作者简介:王丽,女,1974年生,博士,讲师,主要从事岩土工程教学与科研工作
  • 基金资助:

    国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(No. 2010CB732106)。

Finite element analysis of effects of shield driven tunneling on pile foundation

WANG Li1, ZHENG Gang2   

  1. 1. School of Civil and Safety Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian, Liaoning 116028, China; 2. MOE Key Laboratory of Coast Civil Structure Safety, Tianjin University, Tianjin 300072, China
  • Received:2010-10-22 Online:2011-05-15 Published:2011-05-16

摘要: 利用有限元软件ABAQUS,采用对隧道洞室周边及开挖面的土体施加由盾构机引起的各种荷载的方法模拟天津市地铁1号线盾构施工。计算结果表明,有限元模型能够很好地模拟盾构施工过程。利用此模型研究隧道开挖对桩基础的影响。隧道开挖引起的桩顶沉降、桩身侧移主要发生在盾构机推进面逐渐接近桩的过程中,当盾构机推进面通过桩所在的位置后桩顶沉降、桩身侧移增加不明显;与隧道水平距离相同时,由于长桩能够充分发挥桩身下部的侧摩阻力,隧道开挖引起的长桩的桩顶沉降小于短桩的桩顶沉降;隧道开挖过程中12 m长桩的桩身发生了整体倾斜,16、19 m长桩的桩身出现了弯曲变形,16、19 m长桩的桩身最大弯矩发生在地面下12~13 m之间,即在隧道轴线附近;开挖过程中桩顶出现沿隧道推进方向的往复位移;桩顶作用的竖向荷载越大,由隧道开挖引起的桩顶沉降越大

关键词: 盾构法, 隧道开挖, 桩-隧道相互作用, 桩身侧移, 桩侧摩阻力

Abstract: Process of shield driven in Tianjin Metro Line No.1 project is simulated by means of finite element method. Pressures and shearing forces are enforced on the soils to simulate the real reactions between shield driven machine and the surrounding soil during tunneling. Results from the model adopted here by the finite element method are fine agreement with those acquired in the Tianjin Metro Line No.1 project. Researches on the effects of shield driven tunneling on the pile foundation nearby are carried out with this model. The settlement at pile top and displacement along pile caused by shield driven tunneling nearly reach their maximum values during the process when the shield driven machine is approaching the pile; when it is leaving away from the pile, the increments of settlement and displacement are small. Under the same conditions, settlement at the top of long pile is small because the side resistances at the lower part of long pile can be exploited to a great extend. During the process of tunneling, pile with the length of 12 m inclines while piles with the length of 16m and 19 m bend and the maximum moments are at the position 12-13 m below the ground. During tunneling, there are back and forth displacements at pile top along the direction in which the tunnel is pushed forward. The greater the load applied at pile top, the larger the settlement caused by tunneling at pile top

Key words: shield driven, tunneling, pile-tunnel interaction, lateral displacement along pile, shaft resistance

中图分类号: 

  • TU 473
[1] 蔡雨, 徐林荣, 周德泉, 邓超, 冯晨曦, . 自平衡与传统静载试桩法模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3011-3018.
[2] 李海丽,张陈蓉,卢 恺,. 隧道开挖条件下地埋管线的非线性响应分析[J]. , 2018, 39(S1): 289-296.
[3] 刘海峰,朱长歧,孟庆山,王 星,李小刚,吴文娟, . 礁灰岩嵌岩桩的模型试验[J]. , 2018, 39(5): 1581-1588.
[4] 魏 纲,姜 鑫,张鑫海,金 睿,. 地面出入式盾构法隧道施工引起的土体垂直变形[J]. , 2018, 39(3): 993-1001.
[5] 李鸿博,贾 峰,李 靖,李硕标,. 大连地铁5号线跨海隧道设计关键技术[J]. , 2017, 38(S1): 395-401.
[6] 符亚鹏,姚志刚,方 勇,陈先国,. 隧道开挖对下伏水平薄煤层采空区地层的扰动及衬砌受荷特征[J]. , 2016, 37(S1): 117-125.
[7] 王 雨 ,陈文化 ,王锦华,. 隧道开挖引起邻近单桩水平反应分析[J]. , 2016, 37(3): 819-826.
[8] 周平槐1, 2,杨学林1. 考虑开挖卸荷影响的桩侧摩阻力等效计算方法[J]. , 2016, 37(10): 2953-2960.
[9] 李 平 ,吕亚茹 ,刘汉龙 ,丁选明,. 考虑桩周剪切效应的单桩荷载传递机制分析[J]. , 2015, 36(S2): 371-376.
[10] 张 瑜 ,吴江斌 ,蔡永昌,. 考虑桩径和桩侧摩阻力分布的改进Geddes 桩基沉降分析方法[J]. , 2015, 36(S2): 406-412.
[11] 靳军伟 ,杨 敏 ,邓友生 ,刘晨晖 , . 砂土中隧道开挖对邻近桩基竖向影响的简化计算方法[J]. , 2015, 36(S1): 241-246.
[12] 李永辉 ,王卫东 ,吴江斌,. 桩端后注浆超长灌注桩桩侧极限摩阻力计算方法[J]. , 2015, 36(S1): 382-386.
[13] 胡永强 ,汤连生 ,李兆源,. 静压桩桩-土界面滑动摩擦机制研究[J]. , 2015, 36(5): 1288-1294.
[14] 王端端,周志军,吕彦达,魏 进. 湿陷性黄土中成孔方式对桩基承载力影响试验研究[J]. , 2015, 36(10): 2927-2933.
[15] 杜一鸣 ,郑 刚 ,张立明,. 考虑深基坑开挖效应的超长灌注桩桩身压缩综合系数的理论分析[J]. , 2014, 35(7): 2019-2028.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 崔 凯,谌文武,张景科,韩文峰,梁收运. 多元层状边坡土体风蚀速率与微结构参数关系[J]. , 2009, 30(9): 2741 -2746 .
[2] 李加贵,陈正汉,黄雪峰,李 佳. 原状非饱和Q3黄土的土压力原位测试和强度特性研究[J]. , 2010, 31(2): 433 -440 .
[3] 荚颖,唐小微,栾茂田. 砂土液化变形的有限元-无网格耦合方法[J]. , 2010, 31(8): 2643 -2647 .
[4] 胡明鉴,汪 稔,陈中学,王志兵. 泥石流启动过程PFC数值模拟[J]. , 2010, 31(S1): 394 -397 .
[5] 张建新,刘双菊,周嘉宾. 逆作基坑开挖卸荷对工程结构的影响分析[J]. , 2010, 31(S2): 218 -223 .
[6] 白 冰,李春峰. 地铁列车振动作用下近距离平行隧道的弹塑性动力响应[J]. , 2009, 30(1): 123 -128 .
[7] 薛云亮,李庶林,林 峰,徐宏斌. 考虑损伤阀值影响的钢纤维混凝土损伤本构模型研究[J]. , 2009, 30(7): 1987 -1992 .
[8] 任 重,盛 谦. 我国岩石力学学科结构及其演变初探[J]. , 2009, 30(S1): 293 -298 .
[9] 王亮清,P.H.S.W. Kulatilake,唐辉明,梁 烨,吴 琼. 双临空面岩质边坡滑动与倾倒破坏的运动学分析[J]. , 2011, 32(S1): 72 -77 .
[10] 李 旭,张利民,敖国栋. 失水过程孔隙结构、孔隙比、含水率变化规律[J]. , 2011, 32(S1): 100 -105 .