软土地区复杂条件下超大深基坑变形预测与控制技术分析

《软土地区复杂条件下超大深基坑变形预测与控制技术分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第1章引言的大小。[30][31]Sagaseta(1987，1988)在通过地面沉降的解析解给出了横向和纵向地面沉降计算公式：VyVHδ()y=s1+szδz()x=222πHy2+H2πx+Hδ()x式中z一横向地面沉降分布(m)；x---离轴线的距离(m)：δ()yz---地面沉降分布(m)；y---离开挖面的距离(m)：V3s---隧道地层损失(m／m)；H---轴线埋深(m)。[32]G.W.Byun研究结果显示：当隧道位于上部隧道正下方时，上面隧道的存在极大的影响了下部隧道管片结构的变形。通过对国内外关于基坑工程开挖过程

2、中引起的围护结构及土体内力及变形问题研究文献的了解，发现对此类问题的研究已经取得了许多有实质性工程应用价值的的研究成果，但是还存在以下不足：(1)基坑变形经验公式相对来讲还比较粗糙，虽然在一定程度上也能达到工程要求，但很难较精确研究基坑工程问题；(2)通过模型试验能很好的研究基坑工程的发展变化及影响因素，但材料本构关系不能进行准确考虑，仍然很难大规模采用此法研究基坑工程问题；(3)现阶段比较常用的是有限元及有限元差分法对地下工程进行模拟研究，能很好的模拟各种施工工况及材料参数变化情况，此法较为经济，但存在对计算机硬件要求高等难题。现阶段，对于基坑开

3、挖有限元模拟方法中，大多仍未考虑不同工况条件下基坑开挖的变形规律。本文采用有限元分析与现场监测相结合的方法，将基坑开挖、支护结构在一个系统作为一个整体进行研究。该方法能够反映基坑开挖不同工况、不同深度和地下连续墙不同入土深度时的变形、内力影响规律。5软土地区复杂条件下超大深基坑变形预测及控制技术研究1.3本文研究内容及方法基坑工程涉及课题非常广泛，本文主要研究超大基坑开挖引起的变形预测及控制技术问题。不同地基上的基坑具有不同特点，实际工作中以软土地基上基坑存在的问题较多，危害较大。本文着重研究软土地基上基坑工程的变形特点和位置，以对后期基坑工程施工

4、进行计算预测。刚性支护基坑的变形估算相对简单，本文主要研究柔性支护基坑的变形。概括地说，软土地基上柔性围护结构基坑的基坑变形是本文的主要研究内容。本文运用Ansys10.0有限元软件，研究软土地区复杂条件下超大深基坑变形预测及控制技术。研究主要内容包括：(1)以上海典型软土为代表，选用Ansys10.0有限元软件进行建模，建立力学计算模型，选取合理的材料参数及本构模型；(2)通过该模型对实际工程进行模拟，并与工程实测资料进行对比，验证该模型的可行性；(3)在此基础上分析不同开挖工况下的内力和变形规律，对开挖方案进行优化，并提出施工过程中的变形预测方

5、法；(4)得出影响基坑支护结构及地表变形的敏感因素及其对位移和内力变化规律的影响，提出控制基坑变形的方法。本文研究方法：本文拟采用有限元数值模拟计算与工程现场监测数据相对照的方法，按地层损失法的思路进行研究。具体为采用有限元法分析超大深基坑实例，并将数值计算结果与现场实测各种数据比较的基础上提出经验性的基坑变形规律。6第2章平面有限单元法的基本理论第2章有限单元法的基本理论2.1有限单元法简介地下连续墙、内支撑可采用实体结构，将其离散成有限个单元，单元的节点位于结构的计算轴线上。划分单元数目以模型尺寸和计算机硬件而定，精度为16字节，每个单元的长度

6、，通常都取为相等。同时还假定单元是等厚度的，其计算厚度取为单元两端厚度的平均值。有限元法力学方程为：{σ}=[D]{ε}（2-1）[37]平衡方程为：[K]{ε}={R}（2-2）本文采用二维非线性有限单元法来探讨基坑工程的变形问题。基坑按平面处理，计算有限元网格数量大大减少，计算机处理时节省时间，相对三维而言易于处理，问题简单化，且也偏于安全。下面简要介绍此法的基本原理。2.2本构模型2.2.1土体本构模型土体在加载早期处于线弹性状态。但随着应力的增加，土体开始屈服，逐渐进入弹塑性状态，除弹性变形外，还有塑性变形。因此本文采用Drucker-pr

7、ager模型，即理想弹塑性模型。DP材料屈服准则表达式为：（2-3）7软土地区复杂条件下超大深基坑变形预测及控制技术研究其中：，{S}为偏差应力。材料常数β和屈服强度σ的表达式如下：y其：φ----土体内摩擦角；C----为粘性土的粘滞力。DP材料当参数β,σ确定后，其屈服面为六角形摩尔－库仑屈服面的外接锥面，如y图2-1所示。图2-1Drucker-Prager屈服面2.2.2地下连续墙、支撑本构模型基坑工程中地下连续墙、支撑材料为钢筋混凝土，理论研究时可当作均质弹性体，其本构关系符合虎克定律。即：8第2章平面有限单元法的基本理论1µ0{

8、}[]{}E{}ε（2-4）σ=Dε=µ1021−µ1−µ0022.3计算原理弹性支承法也称链杆法，是由计