基于复合土钉支护施工过程及地震作用下的有限元分析

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1、学校代号：10731学号：P0408140210密级：公开兰州理工大学硕士学位论文复合土钉支护施工过程及地震作用下的有限元分析堂僮虫谊厶姓名!瑟塞堡昱!匝丝名盈驱整!筮廛胆熬援墙羞望僮；±查王猩生医童!些名整；结抱王猩迨塞握童旦朔；2QQZ生Q§旦Q§目迨塞筌整旦期；2QQZ生Q§旦31旦：答辩委员会主席：硕P学位论文摘要土钉支护作为一种经济可靠、快速简便的挡土技术，已在深基坑开挖施工中得到愈来愈多的应用。由于纯土钉支护结构不能用于松散地层、淤泥质土、饱和土等不良土层及严格控制变形的情况，所以近年来又发展了土钉与搅拌桩、锚杆、超前微型桩等支护相结合的

2、复合型土钉支护形式，且在基坑工程中得到了广泛的应用，但目前对复合型土钉支护的性状和工作机理的理论研究远远落后于工程实践。例如，对于有限元分析方法，前人所做的主要是二维平面或局部的三维有限元分析，而不是整体三维分析，该模型不能考虑基坑的空间效应；在开挖过程中，也不考虑施工时单元“生死”的过渡时间过程等，这些都会对分析结果产生一定的影响。另外，对西北黄土地区边坡及深基坑复合土钉支护结构的工作性能尚有待于进一步的研究。特别是支护结构在地震作用下的有限元分析，甚至地震过程中考虑结构与孔隙水压力耦合作用的分析，国内外基本上还是一片空白。针对上述情况，本文利用大

3、型通用有限元软件ADINA，对一深基坑搅拌桩复合土钉支护结构工程实例建立了整体三维有限元模型，模型考虑了基坑的整体空间作用，以及单元“生死”中单元刚度在真实刚度与零之间线性变化过程。首先分析了复合型土钉支护结构中土体的变形、搅拌桩的变形、土钉轴力等随基坑开挖过程的变化规律，以及基坑的“角点”效应对支护体系受力及变形的影响。并将模拟结果与现场实测值进行了对比分析。随后探讨了复合土钉支护各项工作性能参数(搅拌桩桩经、搅拌桩嵌入深度、土钉水平间距、微预应力作用下)对支护体系的受力和变形的影响。最后对复合土钉支护结构进行了动力响应分析，模拟了支护结构在水平地

4、震作用、水平和竖向地震作用及地震作用时是否考虑结构与孔隙水压力的耦合作用几种情况下土钉轴力的变化规律和土体、桩体的响应加速度、动位移等。在以上分析的基础上，得出了一些可供复合土钉墙设计和施工参考的结论。关键词：深基坑；复合土钉支护；搅拌桩；有限元；地震复合十钉支护施工过程及地震作用下的自限元分析AbstractAsadeepexcavationtechnologywhichiseasyandceleritytoimplement，safeandlesscost,soilnailedwallisgettingmoreandmoreapplication

5、todeepexcavationconstruction．However,soilnailedwallcannotbeusedinsoftsoilsuchas100selayer,muckysoilandsaturatedsoilorforcaseswhichdeformationofthesoilnailedwallhastobestrictlylimited．Tocope、】vitllthesemoredifficultsituations，compositesoilnailedwall，i．e．acombinationofsoilnailedw

6、ail丽tllgroundanchors，soil-cementmixingpilesormini—piles，isrecentlydeveloped．Howevertheresearchonthetheoryofbehaviorandmechanismofthestructurelagsbehindtheapplicationintheengineeringpractice．Forexample，manyfiniteelementanalysismethodsofcompositesoilnailedwallregarditasa2-Dproble

7、morapartialspmialone，notthewhole3-Danalysismethod．ThemodelCannotanalysizespatialeffectofthefoundationpit．Besides,manyfiniteelementsoftwaredonotcarefortransitionaltimeofelement’S”birthanddeath”inprocessofexcavationoffoundationpits．ThesefactorswillaffectanalysisresultsofFEM．Furth

8、ermore，thestudyofthebehaviorandmechanismofthecomposite