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根据研究目的，设计了试验分组（表3.1）。
表3.1 试验设计方案
当试验数字图像采集完毕后，采用德国DLR（德国航空航天中心）开发的PIV后处理软件PIVview2C Demo分析透明土模型目标观测面的变形位移场。它是目前处理速度最快、精度最高的PIV后处理软件之一，包含了PIV（粒子图像测速技术）和PTV（粒子图像跟踪技术）两种图像处理技术。
在隧道的开挖过程中，邻近既有桩基不同长度受到隧道开挖的影响不同，同时，隧道与桩基周围土体的变形也不同。在邻近既有桩基与隧道中心轴线水平高度距离一定的条件下，桩基长度影响着桩基的沉降和桩基侧向弯曲变形。本书通过相关数据和云图研究其作用方式，归纳出影响规律，以期为后续类似工程施工提供参考。
如图3.1所示为不同桩长下地层竖向位移云图。可以看出，土体的沉降区域主要位于隧道顶部，竖向位移的极值和地表沉降与桩基的插入深度基本无关，随着桩基入土深度的增加（即桩长的增加），主要沉降区域（竖向位移值较大区域）面积变小，而隧道开挖的影响区域面积及位置似乎不因桩长的变化而变化，推测是因桩基的存在遏制了隧道周围较近土体的大尺度沉降。
图3.1 不同桩长下地层竖向位移云图
尽管受试验条件限制，隧道周围地层变形数据缺失，但是大部分变形数据的整合归纳对隧道—桩基相互作用规律的研究能具有极大的价值。如图3.2所示，变形区域指除位移缺失区域外发生竖向变形的区域，而主要变形区域指除了位移缺失区域中竖向变形大于1mm以外的其他竖向位移不小于1mm的区域。不同的桩基插入深度（桩长）下，发生竖向变形的区域面积随着桩长的增加呈现出减小的趋势，但是查看纵坐标后不难看出不同桩长下发生竖向变形的区域面积是相差不多的，说明桩长的变化没有影响到隧道开挖影响区的变化；然而对于发生较大竖向变形（≥1mm）区域的面积，随着桩长的增加，区域面积先增大后减小，出现这种趋势的原因在于当桩端处于隧道拱顶之上时，桩身都处于隧道影响范围区域内，桩端几乎随着地层同步下沉；随着桩长的增加，此时只有部分桩身处于隧道影响范围区域内，桩端阻力几乎不受影响，桩基产生的竖向位移偏小，对隧道顶部土体的下沉趋势有一定的遏制，桩长越长，遏制趋势越强烈。
图3.2 不同桩长下土体变形区域面积
不同桩长下隧道开挖，隧道周围土体的水平位移云图如图3.3所示。隧道开挖引起周围土体的水平变形区域主要集中位于隧道两侧较近区域，观察桩基与隧道的相对位置后不难得出如下规律：当桩端位于隧道中心线上方时，桩长越长发生水平变形的值也越小；当桩端位于隧道中心线以下时，随着桩长的增加，水平变形区域和值将增大。其中，A1因模型箱反光等原因造成结果中隧道轴线下方地层出现了很大的侧向变形，对此需要忽略该变化。随着桩长的增长，桩基对隧道的相互作用越来越强烈，故而桩基与隧道之间的地层也会受到它们相互作用的影响而发生相应的水平变形。当桩长较小时，地层的水平变形主要是隧道开挖引起的，随着桩长的增加，桩基引起的地层附加应力将会增加，此时与隧道开挖引起的地层水平变形两者叠加作用，导致了地层水平变形先减小后增大的结果。
图3.3 不同桩长的水平位移云图
如图3.4所示为不同桩长下，地层中固定标记点的竖向位移和侧向位移。竖向位移标记点为 X =0mm， Z =－20mm；侧向位移标记点为 X =30mm， Z =－10mm。随着桩长的变化，隧道顶部地层土体竖向位移发生了先增大后减小的变化，观察桩基与隧道的相对位置后不难得出如下规律：当桩端位于隧道中心线上方时，桩长越长，竖向位移越大；当桩端位于隧道中心线以下时，随着桩长的增加，竖向位移变小。比较它们的竖向位移后发现差异率约为15％，说明桩基的长短对隧道开挖引起的周边土体变形中的竖向位移影响还是比较大的，隧道顶部土体竖向位移的主要影响因素还有隧道埋深、土层参数和隧道开挖方式等。在隧道开挖引起周围土体的水平变形中，随着桩长的变化，隧道侧方地层土体侧向位移发生了先减小后增大的变化，观察桩基与隧道的相对位置后不难得出如下规律：当桩端位于隧道中心线上方时，桩长越长，水平位移越小；当桩端位于隧道中心线以下时，随着桩长的增加，水平位移变大。
由于试验条件限制，基于本次试验结果暂时无法得出桩基的沉降和弯曲变形，不同桩长情况下桩基的沉降和弯曲变形变化趋势将在后文数值模拟结果分析处阐述。
图3.4 不同桩长下标记点土体位移
本书通过一个透明土物理模型试验，并采用基于PIV技术的土体内部断层三维变形量测系统监测变形，研究了不同桩基长度对隧道开挖导致地层变形的规律，研究结果表明：
①竖向位移的极值和地表沉降与桩基的插入深度基本无关，随着桩长的增加，主要沉降区域（竖向位移值较大区域）面积变小，而隧道开挖的影响区域面积及位置似乎不因桩长的变化而变化。
②桩长的变化没有影响隧道开挖影响区的变化，而较大竖向变形（≥1mm）区域的面积，随着桩长的增加，区域面积先增大后减小。
③当桩端位于隧道中心线上方时，桩长越长发生水平变形的值也越小；当桩端位于隧道中心线以下时，随着桩长的增加，水平变形区域和值将增大。
④当桩端位于隧道中心线上方时，桩长越长，水平位移越小；当桩端位于隧道中心线以下时，随着桩长的增加，水平位移变大。
⑤随着桩基长度的增加，隧道开挖引起的隧道周围土体的变形区域先增大后减小，中长桩基的存在对隧道顶部土体竖向变形和水平变形均有遏制作用。