深基坑地下连续墙支护结构变形数值模拟分析

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1、深基坑地下连续墙支护结构变形数值模拟分析第1章绪论1.1深基坑工程研究意义基坑支护工程是岩土工程的一个重要的分支，是一门理论内涵丰富且实践性非常强的综合性交叉学科。它涉及工程地质学、土力学、基础工程、结构力学、施工技术、测试技术、和环境岩土工程等学科，主要包括基坑工程的理论、勘察、设计、施工以及监测技术，同时还包括地下水的控制和土方开挖等，是相互关联、综合性很强的系统工程，近几十年来，随着我国经济和城市建设的高速发展，特别是市政工程和高层建筑的大量兴建，地下空间开发利用突飞猛进，深基坑工程越来越多，基坑的开挖深度也越来越深

2、，规模和复杂程度不断加大，从而推动了我过深基坑工程理论、设计计算方法、施工技术和监测手段等的发展。同时，基坑工程是一项难度大、风险大、投资大的关键性工程，基坑支护的设计与施工，既要保证整个支护结构在施工过程中的安全，又要控制主体结构和周围土体的变形，进而保证周围环境的安全。在安全的前提下，设计既要合理，又要节约造价，方便施工，缩短工期。由于我国的基坑支护工程发展历史不长，在理论研究、设计方法、施工经验、组织管理等方面均显不足，理论研究落后于工程实践，故基坑工程事故偶有发生。因而，不断加深对深基坑支护工程的相关理论研究，改进

3、和完善设计方法，提高基坑工程施工水平，实现信息化施工是提高我国基坑支护工程整体水平的关键。..........1.2国内外深基坑的发展过程在国外，二战结束后的20多年间，在欧美地区等发达国家重建家园的需要和工业化进程的推动下，为了满足兴建高层、超高层大厦和城市地铁工程而出现了大量的基础工程，从而也就开始了对基坑工程这门学科的研究和探索。Terzaghi[1]和Peck[2]等人最早提出了对深基坑工程中的岩土工程问题的分析方法，早在20世纪40年代他们就提出了预估挖方稳定状况和支撑荷载值的总应力法。这之后，各国的许多学者也都

4、开始了对于基坑工程的研究，并在这一领域不断地取得了丰硕的成果。20世纪50年代，刊errum和Eide[3]提出了分析基坑的坑底隆起方法。20世纪60年代，在奥斯陆和墨西哥城开始使用仪器来监测软粘土地基，对预测的准确性的提高有着很大促进作用。并且从20世纪70年代起，相应的指导开挖的法规开始推行实施。1970年，Duncan[4]采用Duncan-Chang模型来描述土体的应力一应变关系，并且应用有限单元法对一水泵厂的基坑开挖过程进行了模拟分析，发现当基坑开挖深度到200feet时，在垂直方向上回弹了2.4feet。S.K

5、.Bose和N.N.Som[5]运用二维有限元法来模拟基坑的分步开挖过程和支撑结构型式的变化，土体的本构关系采取了修正剑桥模型，用来模拟土体非线性。并且，深入研究了支护墙体的贯入深度、基坑的开挖宽度和支撑预加轴力大小等因素对基坑支护体系变形、周围地面沉降和坑底隆起变形的影响。Finno,Harahap[6]采用了平面应变有限元分析的方法来预测基坑开挖过程中支护墙体的位移变形以及坑底中心处的回弹变形。Chiou.D.C[7],Ou.C.Y[8]认为，以上几种分析方法对于基坑拐角处的分析过于保守，基坑开挖是一个典型空间问题，运

6、用三维有限元分析的方法着重分析了基坑开挖过程中，在基坑拐角处的支护结构变形位移和坑底回弹变形。K.M.LeeR.K.Ro2，基坑长边为98m，宽为56m，基坑开挖深度为13.7m。基坑采用地下连续墙+二道钢筋混凝土内支撑。基坑拟建三层地下室，地下室高度约13.7m，地面以上拟建1栋高26层、裙楼4层的连体建筑，高层建筑地面不超过100m，总建筑面积约50233.1m。基坑西南邻凤凰路，西北邻迎宾路，东北侧为5层市公安局办公大楼，东南侧为7层市政总公司员工住宅楼。管线主要集中在场地西北侧与西南侧。场地内的管线有位于西侧的排污

7、水管及生活供水管，西南侧的市政排雨水管。场地外紧靠场地的管线有绿化水管、电信、供电、移动通讯、有线电缆、城市总供水管。基坑安全等级一级，侧壁重要性系数取1.10，使用年限为基坑施工完成后一年。三亚市区位于三郎岭~荔枝沟向斜构造带内，该向斜为一个向北动收敛、南西散开，向南东凸出的弧形褶皱带，长约25km，全区地层的展布均受其控制，褶皱轴呈反S型，两翼地层倾角较陡，一般在60度以上。勘察场地位于向斜构造中轴线南段，基底为白垩系粉砂岩，覆盖层为厚度较大的第四系海陆交互相与海相沉积层。三亚地区新构造运动以间歇性缓慢上升为主，伴有局

8、部暂时的下降运动，形成各级夷平面或沉积阶地，但断裂活动不发育。本次勘察在第四系地层未发现活动断裂的混迹。琼南地区历史上发生过多次地震，但多为弱震和微震，陆上地震最高震级不超过4.5级，最大地震烈度不超过6度。本次勘察查明在勘探70.30m深度范围内，场地地层属人工填土(Qml)，第四系中更新统海陆相沉积