超深岩石基坑破坏机理及预应力锚杆支护作用的数值模拟研究

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1、超深岩石基坑破坏机理及预应力锚杆支护作用的数值模拟研究冯锦艳王金安谢芳（北京科技大学土木与环境工程学院北京!"""#$）摘要：超深岩石基坑的破坏机理与土质基坑有本质的区别。通过对实例进行数值模拟分析，揭示了超深岩石基坑的破坏模式与破坏机理随基坑深度的变化规律，并且分析了预应力锚杆加固超深岩石基坑的作用机理和加固效果。关键词：超深岩石基坑破坏模式破坏机理滑移场预应力锚杆!"#$%&’()*+",-.!/%(’+"%$#$’0(!&*#./$1+%(2,$$3$1’(4(+&.!&!%.’5*(!,*"33.%+&!6

2、$//$’+*7-3%$2+$!*&.!$,7.)+*%&’()*’+,’-,’()*’’,’.*&%,’(（/01223245*6*3,’78’6*92’:&’;8’(*’&&9*’(，<&*=*’(>’*6&9?*;+24/0*&’0&,’7@&01’232(+<&*=*’(!"""#$）(89:;<=:：@1&9&*?,’&??&’;*,37*44&9&’0&*’4,*3A9&:&01,’*?:B&;C&&’&D;9,E7&&F&D0,6,;*2’*’920G,’7?2*32’&H<,?&72’;1&’A:&

3、9*0,3?*:A3,;*2’24;1&9&,3&D;9,E7&&F&D0,6,;*2’，;1&9&3,;*2’?24;1&49,0;A9&;+F&?,’7;1&49,0;A9&:&01,’*?:C*;17&F;124;1&&D0,6,;*2’,9&?;A7*&7H@1&C29G*’(F9*’0*F3&?,’7;1&9&*’4290&:&’;&44&0;B+:&,’?24F9&E;&’?*2’&7B23;?,9&,’,3+I&7H5>?@A;B9：&D;9,E7&&F920G&D0,6,;*2’49,0;A9&;+

4、F&?49,0;A9&:&01,’*?:?3*F4*&37F9&E;&’?*2’&7B23;?随着我国经济建设的迅速发展，城市高层建筑组成，其中N座地上QR层，<座地上$#层，附设地大量兴起，随之出现了大量的深基坑工程［!，J］。深上裙楼S层，高楼和裙楼连为一体，并全部设有Q层入研究基坑开挖过程中的破坏机理和变形规律，是地下室，基坑深度为JT:，属于超深基坑建筑，基坑分析事故原因、制订合理处理方案的关键。参考文开挖线与建筑外轮廓线之间距离为!:，在地面以下献［$］利用%KL%MNJO系统模拟了土质基坑开挖引#:的范

5、围内，基坑按!U"H!进行放坡。起围岩破裂直至形成滑动的全过程，有助于认识基坑开挖引起的围岩滑动机理。目前关于土质基坑破坏模式、破坏机理以及变形规律的研究成果非常丰富，而关于岩石基坑相关影响因素的研究尚不多见。本文针对岩体与土体在物质构成和力学性质上的明显差异，拟采用有限差分数值计算方法对大连远洋大厦超深岩石基坑进行分析研究，揭示岩石基坑的破坏模式、破坏机理以及变形规律。图!远洋大厦深基坑布局C工程概况远洋大厦位于大连中山区友好广场南侧，北以友好广场和中山路为界，西以一德街为界，南以玉光街为界，东以友好小学和大连三

6、鑫大厦为界（图!），第一作者：冯锦艳女!RS#年生博士研究生占地面积P#"":J。本工程由两栋高层和附设裙楼收稿日期：J""TK"TK!"PSPV’7A?;9*,352’?;9A0;*2’W23X$P，/AFF3&:&’;，J""P工业建筑J""P年第$P卷增刊!计算方法与计算模型本文采用美国明尼苏达大学和美国!"#$%#&’()$*+",(-./’*0!(%。开发的二维有限差分计算程序［6］123&45进行计算。基坑围岩材料采用莫尔7库伦屈服准则，数值模拟计算采用的岩土力学参数由表8给出。计算模型宽9:;，深<9

7、;，其中基坑深49;，图4是计算机生成的剖面岩性分布图。图4深基坑计算模型表"远洋大厦基坑围岩力学参数力学参数层厚／;平均重度／（=>·;7<）变形模量!／?@#泊松比内摩擦角／（A）黏聚力"／=@#!杂填土<8BC:4D:C<:8B46中风化辉绿岩864DC9EF9:C49<:D6:微风化辉绿岩8B4BC:84:::C48<

8、同的支护措施，破坏直至滑脱的全过程。确保基坑的稳定性，减小对周边建筑物的影响。基坑开挖深度小于DC9;时（图<#"图<%），开挖暴露出的围岩表面发生零星破坏，这种局部表面$预应力锚杆支护下的基坑稳定性破坏不影响基坑的稳定性，基坑不需要采取支护措大连远洋大厦超深岩石基坑采用预应力锚杆进施。行支护，主要是由于预应力锚杆能将基坑边墙所承基坑开挖深度大于DC9;且小