浅谈土钉墙支护体系基于稳定性与变形研究及三维有限元分析

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1、青岛理工大学工学硕士学位论文摘要土钉墙是深基坑工程中常用的支护型式，土钉墙的稳定性与位移研究是深基坑工程中十分迫切需要解决的问题。分析土钉支护体系稳定性与开挖性状的关系，并在此基础上对土钉支护结构进行三维有限元模拟得出稳定性与位移的关系，对深基坑支护工程的设计与施工有很好的理论与实践意义。本论文对土钉墙支护深基坑工程的稳定性和变形的国内外研究现状作了概述。研究实际开挖过程中稳定性与开挖性状的变化规律，应用ANSYS对土钉支护体系进行三维弹塑性有限元模拟分析，为土钉支护的设计和监测提供了理论依据，对土钉支护的设

2、计与监测具有实用价值。本论文首先对土钉墙支护体系稳定性的理论计算方法进行研究分析，对青岛地区土钉墙支护工程实例进行设计和稳定性验算，分析了支护体系稳定性随开挖边坡倾角变化的规律。着重对土钉支护体系三维有限元模拟分析的理论基础作了详述，并在此基础上采用Drucker--Prager理想弹塑性本构关系模型，利用ANSYS软件对正常和垂直开挖两种状态下工程实例进行了三维弹塑性有限元模拟分析。对土钉墙支护工程顶端侧向位移进行试验监测，通过计算分析结果与实测结果的比较，得出了基坑开挖过程中土钉支护结构侧向位移分布规律，

3、从而预测保证基坑工程在稳定性满足要求的条件下土钉支护体系实际的顶端最大位移。通过分析、对比的得出以下主要结论：(1)通过分析稳定性随开挖边坡倾角的变化规律，得出土钉墙各开挖工况稳定安全系数均达到最小时的开挖状态为垂直开挖。(2)建立土与土钉分离式三维模型，钉与土之间加入接触面单元，能较好地模拟土钉支护工程，用ANSYS三维有限元模拟出的结果与实际相符。(3)通过ANSYS三维有限元模拟、分析、预测，得出土钉墙支护体系在保证稳定性满足的前提下支护体系的最大水平位移超过了规范允许的警戒值，为实际工程的开挖监测提供

4、理论依据，对深基坑工程的信息化施工有指导意义。关键词土钉墙支护；三维有限元；稳定性；侧向位移；青岛理工大学工学硕士学位论文AbstractSoilnailingwallisoneofthecommonlyusedtypesofsupportingindeepfound—ationpitexcavationengineering，thestabilityanddisplacementofsoilnailingwallisveryurgentneedtoresolveit．Analyzingtheconnecti

5、onofthestabilityandtheexcavationtraitsofsoilnailingsystemandsimulatingsoilnailingstructurewiththree-dimensionalfiniteelement，theconclusionisdrawnthattherelationshipofthestabilityanddisplacementhaveagoodtheoreticalandpracticalsignificanceforthedesignandconst

6、ructionofthedeepfoundationpitexcavationengineering．Inthisthesis．theauthorsummarizestheresearchsituationhomeandabroadofstabilityanddeformationofsoilnailingde印foundationpitexcavationengineering．Thelawofthestabilityandtheexcavationtraitsofactualexcavationproce

7、ssisstudied．Thispaperdevelopsathree-dimensionalelastic-plasticfiniteelementprogramwiththeANSYS，theconclusionprovidesatheoreticalbasisandpracticalvalueforsoilnailingdesigningandmonitoring．Firstlytheauthoranalyzesthestabilityandcalculationmethodsofsoilnailing

8、system,meanwhile,thedesignandstabilitycomputationofQingdaoregionsoilnailingprojectisanalyzed．Thelawofthestabilitywiththeslopedifferentangleisanalyzed．Illustratingthebasictheoryforsimulatingthesoilnaili