基于stockman商业中心深基坑变形三维有限元分析

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1、国内图书分类号：TU473学校代码：10213国际图书分类号：624.191密级：公开工学硕士学位论文Stockman商业中心深基坑变形三维有限元分析硕士研究生：王肇丰导师：陶夏新教授赵茂才副教授申请学位：工学硕士学科、专业：岩土工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2009年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TU473U.D.C.：624.191DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHREE-DIMENSIONALFINITEELEMENTANALYSISOFDEEPFO

2、UNDATIONPITDEFORMATIONOFSTOCKMANCOMMERCIALCENTERCandidate：WangZhaofengSupervisor：Prof.TaoXiaxinAssoc.Prof.ZhaoMaocaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：GeotechnicalEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：June,2009Degree-Conferring-Institut

3、ion：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要Stockman商业中心建设项目位于圣彼得堡市区的繁华地段，基坑深度15.3m，距离周围建筑物最近的距离只有40cm，地基土层为极软的流塑状粘性土。为了保证基坑开挖和地下结构施工过程中周边环境的安全，论证支护和施工方案，本文利用ABAQUS大型软件对该基坑工程进行了有限元分析。本文对Stockman商业中心深基坑工程建立了有限元分析模型。首先进行了二维弹性有限元分析，对土体开挖到-0.8m，在-0.3m处施加支撑轴力、土体开挖到-4.74m，在-4m处施加

4、支撑轴力、土体开挖到-7.50m，在-7.2m处施加支撑轴力、土体开挖到-10.62m，和在-10.32m处施加支撑轴力，土体开挖到-15.3m等基坑开挖过程中的五个阶段，计算、分析支护结构的水平位移、地表沉降和坑底隆起的变形，结合以往的工程经验，论证了千斤顶施加支撑轴力方案的安全性。考虑基坑变形是一个具有长度、宽度和深度的空间问题，尤其是Stockman商业中心深基坑平面形状不规则，进一步进行了三维空间变形分析。结果表明支护结构的变形均向基坑内侧，支护结构的最大水平位移出现在基坑的中部，且随基坑的开挖逐渐增加、位置逐渐下移。随着基坑开挖，周围土体的

5、沉降不断增大，由于支护结构的约束作用，地表最大沉降处距离坑边一般在0.5倍开挖深度和1倍支护结构深度之间。周围建筑物的最大沉降为3.5cm。基坑坑底的隆起呈中间大、基坑边角处小。通过比较，说明基坑工程二维平面分析是偏于安全的，为了更为经济的开挖、支护，需要基坑工程变形的三维空间分析。采用D-P模型，进一步完成了基坑的三维弹塑性变形分析。通过结果的比较，说明支护结构的水平位移、周围土体沉降和坑底隆起随工况的变化趋势与弹性分析得到的趋势是一致的，数值相差也不是很大。当然，这与土的弹塑性本构模型参数的取值有关，需要进一步研究。把变形分析用于施工方案的论证，

6、分别分析了封底加固和盆式开挖对基坑变形的抑制作用，分析比较了几种封底深度和预留土体宽度的施工方案。结果表明封底是一种有效控制基坑变形的工程措施，封底深度存在临界深度，超过该深度作用增加不明显；增大预留土体宽度对减小基坑变形有一定的效果，但是随着预留土体宽度增大到一定值后，再继续增大效果就不明显了。关键词深基坑工程，有限元，封底，盆式开挖-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheconstructionprojectofStockmancommercialcenterislocatedinthedowntownofSt.Petersbu

7、rgcity,Russia.Thedepthofthefoundationpitis15.3m,andthenearestbuildingstothepitedgeisonly40cm.Thegroundsoilthereisverysoftclay.Inordertoensurethesafetyofsurroundingbuildingsintheexcavationandtheconstructionprocessofundergroundstructure,toworkoutanappropriatesupportschemeandconst

8、ructionprocess,afiniteelementanalysisbymeansofABAQUSso