浅谈软土地区深基坑工程逆作法数值分析及实测研究

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1、申请同济大学工学瞎士学位论文软土地区深基坑工程逆作法数值分析及实测研究培养单位：土木工程学院一级学科：土木工程二级学科：岩土工程研究生：孙洋波指导教师：袁聚云教授二00六年八月摘蔓摘要随着城市文明程度的提高与旋工技术的发展，建筑施工场地和环境的要求日趋严格，采用逆作法技术进行深基坑支护的地下工程逐渐增多。逆作法技术能够很好地解决基坑施工周期长、对周围环境影响大、支护费用高的问题，这为城市的多层及高层建筑基坑施工，尤其是旧城改造提供了一个行之有效的办法。在软土地区，逆作法技术的重点是如何控制竖向结构的差异沉降与减少

2、对周边环境的影响。无论是理论与实践，逆作法技术均还有大量的问题需要研究探索，这涉及到为逆作法技术提供可靠的分析手段，以便指导整个逆作法施工过程，确定施工方案、施工顺序，关键施工技术的改进，降低逆作法的施工成本，加快施工速度，控制施工中出现的问题等多方面的因素。本文在收集国内外逆作法工程实例，并总结其应用状况和发展趋势的基础上，较全面地研究了上海软土地区逆作法技术的数值分析理论，提出了考虑固结的逆作法施工有限元计算方法，解决了复杂逆作法基坑支护技术的一些关键技术问题。其主要研究内容有以下方面：(1)阐述了上海软土地

3、区进行逆作法基坑旖工的土体采用的修正剑桥模型理论，并对上海浅层土的修正剑桥模型参数进行了确定。(2)根据桩基的作用机理，提出了采用隐式杆单元模拟逆作法施工中桩基的受力和变形特性；采用实体单元模拟土体和围护墙体的受力和变形特性、采用梁单元模拟支撑梁、立柱桩的受力和变形特性。(3)提出了有限元图形前后处理的方法。利用AutoCAO软件简洁快速的绘图功能进行有限元网格的初始离散，通过DXF文件获取CAD的基本信息，利用FORTRAN语言强有力的计算功能实现有限单元数据的搜索和节点的优化，形成Ansys所需要的单元和节点

4、信息或者形成打破网格的SAT格式的文件；使逆作法施工的结构有限元网格图形在Ansys中既简洁又快速地得到实现。(4)采用有限元方法分析了逆作法施工中地下连续墙的水平位移、立柱(桩)与地下连续墙沉降及差异沉降、墙后的土体沉降的特点及规律；对逆作法技术、顺作法技术的有限元计算结果和实测数据进行了对比分析；针对软土地区逆作法工程中采用得较多的首层盆式挖土方法，重点讨论了坑内预留土体摘要坡肩宽度对地下连续墙体位移的影响；针对逆作法工程中被动区采用土体加固方案，重点讨论了坑内被动区加固方式和范围对地下连续墙体的位移的影响；

5、并分析了考虑上部结构施工时的影响。(5)基于软土地区逆作法工程的实测资料，本文总结了软土地区进行逆作法施工工程的应力和变形具有地下连续墙体水平位移小、基坑底隆起小、墙后土压力小、墙内钢筋应力小的特点。并提出了地下连续墙体水平位移、基坑底隆起的预估经验公式。关键词：逆作法；有限元法；差异沉降；修正剑桥模型；隐式杆单元；预留土体；深基坑工程；软土地区nABSTRACTAstheimprovementofcities’civilizationandthedevelopmentofconstructiontechniqu

6、e，buildingconstructionmeetsproblemsofrestrictcontrolonsiteareaandcircumstanceprotection．Inresult,theSO·-calledTop—·DownConstructionMethod(TDCM)getmoreandmoreappliacationwhichpromotesitsprogress．TDCMhasresolvedcommendablyaseriesofproblemsinthefieldofundergroun

7、dengineering，forexample,theperiodofde印excavationislong，theimpactoftheprojectconstructionprocessonthesurroundingcircumstanceisserious，thechargeofshoringisexpensively,ete．AndTDCMhasbeenanefficencymethodindeepexcavationengineeringofhighnessstoriedbuildingincity,

8、especiallyinreconstructingandrebuildingofoldcity．IntheregionofSOftclay,therearequitelotproblemsandquestionsinTDCMneedtobesolved,whichrelatestotheappropriatecontrolofdifferentialsettlement