DCFEM方法虽然无法准确模拟隧道开挖的过程，但是可以根据指定的地层损失比模拟应力释放过程计算隧道开挖引起的土层位移，较为准确地模拟土层位移的变化。本书采用三维有限元建立隧道开挖对桩筏基础影响的分析模型，如图3-1所示。利用该有限元模型，通过对单元材料属性的不同赋值可以模拟不同的计算工况：
(1)对桩单元赋予土体材料属性，对筏板单元赋予空气材料属性，则可以模拟计算隧道开挖引起的土体自由场位移；
(2)对前排一根桩赋予混凝土材料属性，其他桩赋予土体材料属性，筏板赋予空气材料属性，则可计算隧道开挖对单桩的影响；
(3)对所有桩赋予混凝土材料属性，对筏板赋予空气材料属性，则可以模拟隧道开挖对群桩基础的影响；
(4)对桩单元和筏板单元赋予混凝土材料属性，并且在筏板和土单元中设置分隔沟，则可以模拟隧道开挖对高承台群桩的影响；
(5)对桩单元和筏板单元赋予混凝土材料属性，并且是筏板和土体接触，则可以模拟隧道开挖对桩筏基础的影响。
图3-1 隧道开挖对紧邻桩筏影响分析有限元模型
图3-2 有限元模型边界示意图
对于DCFEM方法来说，边界条件至关重要，由于相对于隧道设计断面尺寸，隧道变形是很小的，所以，本书假定隧道施工断面与设计断面均为圆形，采用两种隧道断面位移边界条件模拟隧道开挖引起的地层损失(图3-2)。第一种隧道位移边界(BC1)条件为均匀收缩，即隧道施工断面各节点向隧道设计断面圆心施加相等的位移，隧道开挖断面与设计断面为“同心圆”。Sagaseta(1987)在分析隧道开挖引起的土体位移场时，也作了同样的假设。然而，隧道边界的收缩并不是均匀的，大量研究表明，隧道顶部收缩远大于隧道底部的收缩(Mair，1979；Deane等，1995；Park，2004)。Loganathan等(1998)的解析公式也是考虑了这种非均匀收缩后得到的。所以，本书第二种隧道边界位移条件(BC2)假设隧道顶部节点收缩最大，隧道底部节点收缩为零，隧道施工断面与设计断面为“同底圆”。(www.xing528.com)
本书分别采用该两种边界条件对图3-3所示隧道桩筏体系进行分析。其中，土体弹性模量Es=24 MPa，泊松比νs=0.5，桩体弹性模量E p=30 GPa，泊松比νp=0.25，地层损失比取1%。
图3-3 隧道对桩筏基础影响计算示意图
图3-4所示为两种边界条件计算所得桩位处的自由场位移。对于桩位处的土体沉降，两种边界条件相比，均匀收缩(BC1)得到的沉降在隧道中心线以上偏小，隧道中心线以下略偏大，BC1得到的土体的最大位移要更接近隧道中心线的位置，隧道中心线以下BC1得到的土体位移隆起较大，这主要是由于BC2假定在隧道底部位移为零所引起的。
图3-5所示为两种边界条件下计算所得桩基的位移和内力。从图上可见，采用BC2边界时，桩基竖向位移要远大于采用BC1边界条件所得竖向位移，对桩筏基础来说，采用BC2边界时，桩筏基础的沉降和差异沉降均大于采用BC1边界条件时的结果。且采用两种边界条件，虽然前桩最大轴力基本一致，但是采用BC1边界时，后桩的轴力要小于采用BC2时后桩的轴力。采用两种边界条件，桩基的最大水平位移值和弯矩较为接近，但是，采用BC2边界条件桩顶的水平位移和弯矩要远大于采用BC1边界所得结果。从该分析可知，边界条件对计算结果存在重大影响，若采用BC1作为边界条件来计算桩基的承载能力是偏于危险的。
图3-4 自由土体位移场
杜佐龙等(2009)通过与希思罗机场试验隧道引起的地表沉降实测数据的比较，指出BC2更符合世界情况，且该边界条件在国际上得到了普遍的认可，因而本书采用BC2进行进一步的研究，对简化方法进行验证。
图3-5 隧道开挖对桩筏基础的影响
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