论文题目：软土地区多源加卸荷环境下桩基承载性能变异规律及保护措施研究
摘要：近年来,随着长三角地区高铁建设网越来越密集,高铁沿线的新城迅速发展。目前新城建设中地下空间开发力度越来越大,大量邻近高铁桥梁的地铁车站、建筑物深基坑相继出现。由于高铁运营速度快,对轨道平稳性要求高,基坑施工过程中降水、开挖及堆载耦合作用造成的多源加卸荷环境容易对邻近高铁桥梁桩基产生不良影响。因此,开展长三角软土地区深基坑工程多源加卸荷环境诱发的邻近桩基受力变形、承载性能弱化及其保护措施的研究,已成为当前迫切需要解决的问题。本文以南京江北长江漫滩相软土地区为研究背景区,在总结分析了江北软土层性质并获得其参数基础上,通过建立三维流固耦合有限元模型,研究了深厚软土区近接基坑多源加卸荷环境下单、群桩受力变形、荷载传递规律及其承载性能变异机理。采用隔离桩作为邻近基坑桩基的保护措施,应用正交试验结合单因素试验方法提出了典型长江漫滩相软土地质条件下隔离桩保护的最优方案,并以邻近深基坑工程的高铁桥梁算例验证该方案的保护效果。主要研究工作与成果如下:（1）开展了江北新区长江漫滩相软土的物理力学参数统计与分析,研究了该地区软土物理力学参数间的相关性。结果表明:该地区软土具有高含水率、高压缩性、高灵敏度、低密度、低强度、低渗透性等性质;通过相关性分析发现,天然含水率（w）与孔隙比（e）,重度（γ）与孔隙比（e）,塑性指数（IP）与液限（w L）间具有良好的相关性,建立了回归方程为该地区后续工程提供参考。（2）利用ABAQUS建立了二种典型基坑加卸荷模式下（降水开挖、降水开挖及堆载）单、群桩（3×3）三维流固耦合有限元分析模型,研究了各类加卸荷模式中不同工程条件下（不同降水开挖阶段、桩基与基坑距离、荷载安全系数、软土厚度、堆载形式、堆载等级、堆载顺序、堆载距离）单、群桩受力变形及荷载传递规律,并通过竖向承载性能损失率评估了各类工况造成的桩基竖向承载性能弱化情况。结果表明:基坑多源加卸荷环境下,邻近单桩或群桩各基桩将会发生沿桩身由上往下的荷载传递,荷载传递的幅度与降水开挖深度、桩距、软土厚度、堆载等工程条件密切相关;群桩各基桩在多源加卸荷环境下将会发生桩顶荷载的重新分布,荷载重分布方向及幅度受承台距离、荷载安全系数、软土厚度及堆载等条件影响;在基坑多源加卸荷环境下,单桩与群桩竖向承载能力均发生损失,竖向承载能力损失率大小与降水开挖深度、桩距、荷载安全系数、软土厚度及堆载等有关。（3）采用基于Vlazov双参数地基的两阶段分析方法,推导了多源加卸载荷作用下单桩挠曲微分方程,利用差分法求解微分方程,得到多源加卸载荷下单桩侧移分布,与数值模拟结果相对比验证了该方法的可行性。（4）建立了长江漫滩典型软土地层条件下邻近基坑群桩的隔离桩保护模型,通过正交试验分析研究隔离桩桩长、隔离桩间距、隔离桩与基坑（被保护桩）距离、隔离桩弹性模量对隔离控制效果的影响程度,结果表明:对于控制群桩侧移,隔离桩与基坑距离影响最大,对于控制群桩沉降则隔离桩桩长影响最大;在此基础上通过多组单因素试验提出了在该地层条件下隔离桩设置的最优解:隔离桩桩长宜取1.25倍的基坑开挖深度,布设时应尽量与被保护桩靠近,隔离桩间距设置在1～2m内均有较好的效果,采用低刚度桩亦可以作为隔离桩;通过某高铁桥梁工程算例验证了该方案的合理性,结果表明,通过合理的隔离桩设置可以有效地将邻近降水开挖的高铁桥梁侧移控制在规范要求的范围内。
关键词：软土地区;深基坑;多源加卸荷环境;桩基;承载性能
学科专业：岩土工程
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 南京地区软土工程特性研究
1.2.2 近接工程多源加卸荷引起的周围环境变化对桩基的影响研究
1.2.3 近接工程多源加卸荷环境下邻近运营高铁桩基保护措施研究
1.2.4 存在问题分析
1.3 研究内容与技术路线
第二章 南京江北新区长江漫滩相软土工程特性分析
2.1 软土工程特性及参数分布
2.1.1 一般物理力学性质
2.1.2 固结系数及应力历史研究
2.1.3 不同深度软土物理力学参数分布
2.2 软土物理力学指标间的相关性
2.3 本章小结
第三章 软土基坑多源加卸荷环境下邻近桩基承载性能变异规律研究
3.1 软土基坑有限元模型
3.1.1 流固耦合分析理论
3.1.2 工程背景
3.1.3 基坑有限元模型简介
3.1.4 降水开挖引起的周围土体及结构变形
3.2 基坑降水开挖对邻近单桩影响
3.2.1 单桩有限元模型
3.2.2 单桩模型验证
3.2.3 单桩竖向承载力确定
3.2.4 模拟工况
3.2.5 有限元计算结果分析
3.3 基坑降水开挖对邻近群桩影响
3.3.1 群桩有限元模型
3.3.2 群桩模型验证
3.3.3 群桩竖向承载力确定
3.3.4 模拟工况
3.3.5 有限元计算结果分析
3.4 堆载作用下基坑降水开挖对邻近群桩影响
3.4.1 群桩堆载模型及模拟工况
3.4.2 有限元结果分析
3.5 多源加卸荷环境下桩土相互作用理论分析
3.5.1 理论分析方法简介
3.5.2 理论推导
3.5.3 理论分析方法验证
3.6 本章小结
第四章 软土基坑多源加卸荷环境下邻近桩基保护措施研究
4.1 保护措施概述
4.2 隔离桩设计优化
4.2.1 隔离桩有限元模型
4.2.2 隔离桩关键设计参数及试验指标确定
4.2.3 隔离桩各设计参数正交试验分析
4.2.4 隔离桩各设计参数单因素试验分析
4.2.5 隔离桩设计建议
4.3 算例模型
4.3.1 工程背景
4.3.2 有限元模型
4.3.3 计算工况
4.3.4 有限元结果分析
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 研究结论
5.2 研究展望
致谢
参考文献