深筒形基坑空间附加土压力与挡土结构变形关系的室外试验与数值模拟研究

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1、深筒形基坑空间附加土压力与挡土结构变形关系的室外试验与数值模拟研究Afieldexperimentalstudyandnumericalsimulationsoftherelationshipsamongthespatialadditionalearthpressuresanddeformationsofretainingstructuresfordeepslenderfoundationpits工程领域：建筑与土木工程作者姓名：崔晓峰指导教师：王成华教授企业导师：周玉明教授级高工天津大学建筑工程学院二零一七年十二月摘要对于基坑支护设计

2、而言，正确认识土压力与挡土结构变形关系至关重要。现有的基坑支护设计方法中，仍采用土体的实有土压力来分析土体变形，并未充分考虑土与挡土结构的相互作用。实际上，挡土结构前后土体变形是由附加土压力而非实有土压力引起的。这一关系已经过在本校开展的挡土结构基坑试验得到初步证实。本文为了进一步验证这一关系，在室外粘性土中开展了深筒形基坑模型试验，并进行了三维有限元数值模拟，同时分析深筒形基坑实有土压力、附加土压力以及挡土结构变形间的变化规律和相互关系。本文的主要工作包括：1.对土压力与挡土结构变形方面的研究成果作述评，总结出土压力计算方法以及土压力

3、与挡土结构变形关系的研究中主要存在的问题或不足，并给出改进方法。2.在室外粘性土中开展深筒形基坑模型试验，对基坑开挖及超载施加过程中的土压力、挡土结构变形及弯矩的大小、分布规律进行研究，并分析了实测土压力与挡土结构变形间的关系。3.利用ABAQUS建立针对室外试验的深筒形基坑三维有限元模型，对挡土结构土压力与变形随基坑开挖及超载施加时的变化规律进行数值模拟，对比分析空间土压力与挡土结构变形关系。4.通过对比分析室外模型试验与数值模拟结果，进一步分析深筒形基坑附加土压力与挡土结构变形关系的规律性。通过上述研究工作得到主要结论：1）基坑开挖

4、过程中，空间实有土压力表现为非线性的分布特性，且与挡土结构变形负相关；2）附加土压力随挡土结构变形增大而增大，附加土压力与挡土结构前后土体变形一一对应，土与挡土结构变形协调；3）超载的施加会对空间土压力及挡土结构变形产生较大影响。关键词：深筒形基坑，空间土压力，附加土压力，挡土结构，变形，超载IABSTRACTItisveryimportanttohaveacorrectunderstandingoftherelationshipsamongtheearthpressuresandthedeformationsofretainingst

5、ructuresforthesupportdesignoffoundationpits.Theexistentsoilpressuresarestillusedtoanalyzethedeformationsofsoilsaccordingtothecurrentdesignmethodsoffoundationpits,andtheinteractionsamongsoilsandretainingstructuresarenotfullyconsidered.Infact,thedeformationsofsoilsaroundth

6、eretainingstructuresarecausedbytheadditionalearthpressuresratherthantheexistentearthpressures.ThisviewpointhasbeenpreliminarilyconfirmedbyexcavationexperimentsconductedatTianjinUniversity.Inordertoverifytheviewpointfurther,afieldmodelexperimentofslenderertypedfoundationp

7、itsincohesivesoilsandaseriesoffiniteelementnumericalsimulationswerecarriedout.Atthesametime,thevariationandrelationshipsamongtheexistentearthpressures,theadditionalearthpressureandthedeformationsofretainingstructureswereanalyzed.Theimportantworkscarriedoutinthispaperarea

8、sfollows:1.Theexistingresearchresultsaboutearthpressuresanddeformationsofretainingstructureswerereviewe