深基坑现场实测研究及有限元模拟

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1、南京水利科学研究院硕士学位论文深基坑现场实测研究及有限元模拟姓名：王艳芳申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：范明桥20080601摘要随着人们对城市空间的需求越来越大，地铁作为缓解城市商业和交通空间的重要手段，在我国众多大城市发展起来。地铁车站深基坑作为地铁不可或缺的部分，其带来的岩土工程问题，也越来越多地被岩土界人士展开深入的研究。本文在阅读了大量深基坑工程相关文献后，采用理论分析、试验研究、数值分析及现场实测等多种方法与手段对深基坑问题进行综合研究，对南京地铁2号线茶亭车站基坑展开了现场实测的分析及有限

2、元的理论计算。主要的工作和成果如下：(1)通过比较弹性杆系有限元法及连续介质有限元法的优缺点，认为后者为基坑开挖应用基坑开挖问题提供了一个更合理的计算模式。绘制了结合ANSYS前期快速建模优点及ABAQUS软件强大的非线性求解功能的深基坑开挖问题求解流程图，并建立了能较好模拟施工过程中深基坑受力变形的三维有限元计算模型。(2)利用Fortran语言开发编写了Duncan—Chang本构模型用户子程序。对基坑开挖被动区土体进行了两组室内三轴试验，用于验证基于ABAQUS用户材料子程序UMAT模块开发的三维Dunca

3、n．Chang模型的正确性，并用于实际的基坑开挖求解问题。(3)对茶亭车站基坑进行了现场实测数据的系统分析，包括连续墙测斜、圈梁位移、支撑轴力、立柱沉降、坑外水位、地表沉降、建筑物沉降等监测项目，得出基坑围护受力和基坑的变形普遍规律，认识到开挖对基坑周围环境的影响是一个随时间空间变化的系统过程。(4)利用建立的三维有限元计算模型对茶亭车站基坑进行了数值分析，得出了与实测结果较为相符的墙身测斜位移分布规律，还有合理的基坑主动土压力值、墙身弯矩值、坑底土体隆起位移值及其分布形态。验证了利用ANSYS建立有限元分析模型

4、并利用其APDL语言输出成ABAQUS的命令流格式来求解基坑问题是一种比较高效的数值分析方法，可用于基坑开挖优化设计和检验基坑设计方案的可行性。关键词：深基坑；现场实测；有限元理论；ANSYS；ABAQUS；二次开发；Duncan-Chang本构模型；围护结构；受力及变形．AbstractWiththedemandofurbanspaceincreasingmoregreatly,thesubwayswerebuiltinmanybigurbansasimportantmeanstoalleviatethespa

5、tialburdensoftheurbanconlnlerceandtransportation．Thegeotechnicalproblemsbroughtbydeepexcavationofthesubwaystationwhichwasanindispensablepanofthesubway,werealsodeeplyresearchedbymoreandmoregeotechniealfigurers．Basedonnumerousrelatedarticlesaboutthedeepexcavati

6、onengineeringwerereact,inviewofthecomplicateddeepexcavationproblems，allefficacioussolutionwasobtainedbythepaper．Thatwastoconductansyntheticstudyabouttheproblemsofthedeepexcavationengineering,whichmultiplyedthevarietymeansandmethodssuchasthetheoreticalanalysis

7、，theexperimentalstudy,thenumericalanalysis，andthein—situmeasurementetc．Accordingtothisideathein—situmeasurementresearchesandnumericalanalysisabouttheChatingstationoftheNanjingsubwayLine2wereadoptedbythispaper．Themainworkandachivementswereasfollows：(1)Bycompar

8、ingtheadvantagesanddisadvantagesbetweenthebarsystemFEMandcontinuummediumFEM，thelatterprovidedamorerationalcalculationfortheexcavationengineering．Thesolutionflowchartofthedeepexcavationpro