针对隧道正交下穿既有结构施工力学响应的预测问题,建立了考虑多体接触作用的隧道施工扰动下地层-基础体系力学响应解析预测方法.该方法将地层视为均匀各向同性的线弹性体,通过引入接触理论考虑地层与基础间的接触作用,并提出"隧道开挖与基础作用换序求解"的新解析思路,确定了最终状态接触压力,解决了隧道开挖及多体接触耦合作用下接触压力难以确定的问题,进而依据弹性力学解的叠加性获得目标问题的解析解答.通过对比该解析解与ABAQUS数值解,发现两者吻合良好.基于本方法开展参数分析,研究了地层参数、隧道埋深、隧道边界径向位移以及外荷载集度对地表竖向附加位移、接触压力和基础内力分布的影响规律.结果表明:本方法可准确预测地层-基础体系的接触力学响应,实现了地层与基础间接触力学行为的量化描述;地层杨氏模量和泊松比对地层-基础体系力学响应的影响分别侧重于变形和受力,而隧道埋深和隧道边界径向位移变化对受力变形均有较大影响;地层位移受隧道开挖扰动与多体接触效应的耦合作用,且接触影响范围局限在接触区域附近;隧道开挖使接触压力产生"中间释放、端部集中"的重分布现象,并由此造成基础内力的大幅增长.当开挖扰动剧烈时,甚至产生竖向位移不连续的脱空接触现象.研究成果对城市浅埋隧道施工影响下地层-基础体系力学响应预测具有重要的理论意义和应用价值.
浅埋隧道施工 土-结相互作用 接触力学 力学响应 解析理论