论文部分内容阅读
本文以重庆火风山2号线隧道为背景,利用ANSYS软件进行合理假设建立数值模型。研究了不同地层倾角αi(i=1~5且α1=0°,α2=10°,α3=20°,α4=30°,α5=40°)下,深、浅埋隧道施工对上部建筑桩基位移变形及内力变化规律,通过拟合数据得到了不同埋深下的地层倾角极值;其次,在下穿小净距三车道隧道采用CRD工法的情况下,考虑围岩级别、承台荷载、桩长及桩径等四种影响因素,通过建立四因素三水平正交试验,根据极值R得到了四种因素对桩基影响大小排序;然后,结合实际工程建立相应有限元模型,分析了隧道开前、后各桩基及上部结构位移变形和内力变化规律;最后,介绍了隧道施工对桩基稳定性影响的主要控制措施,并证实了对桩周土体加固能较好地增大桩抵抗变形的能力。得出主要结论如下:(1)在Ⅳ级围岩中,深埋小净距三车道隧道埋深为32.1m时,当地层倾角α=0°时,地表水平变形规律近似呈反对称分布;随着地层倾角不断增大,各桩基近似发生均匀沉降,最大沉降差均未超过2mm。拟合出桩Z3和Z4桩顶水平及沉降位移与地层倾角α呈一阶指数关系,并结合规范得到地层倾角最大容许值约为55度。(2)在Ⅳ级围岩中,浅埋小净距三车道隧道埋深为18.5m时,当地层倾角α=0°时,地表沉降变形近似呈“W”型,沉降槽宽度为2×25m,与Peck公式计算结果相近,地表水平变形规律同样呈反对称分布。随着α不断增大,土体向左移动的范围逐渐增大,中夹岩轴线左侧地表最大沉降值皆位于左隧道1B(B为隧道跨度)范围内,各桩沉降均匀且沉降量有增大趋势,差异沉降均未超过5mm;最后拟合出桩Z2和Z3桩端水平及沉降位移与地层倾角α呈一阶指数关系,结合规范得到地层倾角最大容许值约为43度。(3)通过极差值R得到四种因素对桩基水平位移影响顺序为:围岩级别>桩径>桩长>承台荷载;对桩竖直位移影响顺序为:围岩级别>承台荷载>桩径>桩长;对桩轴力影响顺序为:围岩级别>桩径>承台荷载>桩长;各影响因素对桩身最大弯矩呈二次抛物关系,围岩级别与桩身最大剪力呈线性关系。(4)结合实际工程,建立数值计算模型,得到小净距隧道采用CRD法施工对上部建筑桩基产生水平及竖直位移均较小;上部结构水平位移沿建筑高度方向逐渐增大,类似于物理上的“鞭梢效应”现象。隧道开挖后,近隧道侧桩基水平位移向左,远隧道侧桩基水平位移向右,最大位移值均位于桩身中下侧。现场实测数据与数值模拟结果变化规律大致相同,也证实了数值模拟的可行性和监测必要性。