某超大基坑挡土墙与土体相互作用的数值分析.pdf

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1、第34卷第1期长江科学院院报V01．34No．12017年1月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteJan．2017doi：10．11988／ckyyb．20150963某超大基坑挡土墙与土体相互作用的数值分析王梅(1．泰山学院机械与工程学院，山东泰安271000；2．同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海200092)摘要：以某超大基坑为例，借助FLAC有限差分软件建立考虑土体、地下连续墙、结构梁板等共同作用的三维模型，研究墙体产生侧向位移时基坑外主动土压力的变化趋势墙体发生鼓型侧移时，基坑外主动土压力呈“R

2、”分布；并对影响围护挡墙结构侧移和主动土压力分布的几个参数(内摩擦角、墙土摩擦角、挡土墙入土深度，以及基坑长宽比等)进行敏感性分析，并归纳出变化规律：土体内摩擦角和黏聚力对挡土墙侧移影响较大，随着内摩擦角和黏聚力的增大，挡土墙上的主动土压力和墙体侧移逐渐减小；挡土墙人土深度对挡墙的主动土压力影响不明显，而对挡墙侧移有一定影响。随着挡墙插入深度增大，上部墙体侧移逐渐增大；而下部墙体却相反，当插入比在1．2左右时，墙体侧移最小。在开挖面以上，随着基坑长宽比增大，挡墙上主动土压力逐渐减小；而在基坑开挖面以下，特别在靠近挡土墙底部范围内，随着基坑长宽比增大，挡墙上的主动土压力强度

3、逐渐增大。关键词：基坑；共同作用；侧移；土压力；长宽比中图分类号：TU47文献标志码：A文章编号：1001-5485(2017)01-0077—04并对影响围护挡墙结构侧移和主动土压力分布的几个参数(如内摩擦角、墙土摩擦角、挡土墙人土深度及1研究背景基坑长宽比等)进行敏感性分析，并归纳出变化规律。近年来，随着基坑工程开挖面积的逐渐增大，深度越来越深，面对的周围环境也越来越复杂，基坑开挖过程中，当围护结构的变形和受力超过容许范围2计算模型的选取时，就会造成基坑失稳，对基坑周围环境造成不利影超大基坑的平面尺寸为250mX190In，平面形状响¨。因此，进行基坑设计时，采用数值

4、分析软件近似为矩形，基坑的最大开挖深度为13．6113，围护结模拟施工过程对基坑工程的安全性和稳定性进行预构采用钻孔灌注桩，桩径平均1100mIn，桩长约为分析变得尤为重要J。Lin等研究了一个挖深为28m，并分别在基坑挖深1，5，91TI处设置钢筋混凝土10In的方形基坑边界范围对基坑变形的影响。Ro—水平支撑。考虑模型的对称性，取1／4基坑进行分boski分析基坑边缘到模型边界不同距离对基坑变析；模型本构采用修正剑桥模型；采用桩单元来模拟形的影响。徐中华。。研究56／／1x56m的基坑开挖时钻孔灌注桩围护结构与土体之间的相互作用，水平支对基坑变形的影响。侯永茂研究格形

5、地下连续墙撑采用梁单元，立柱及立柱桩采用桩单元并和水平支的性状。撑在相连的节点处刚接。基坑采用常规逆作法施工，上述学者研究时选用的基坑平面尺寸较小，基坑根据支撑的施工特点分为4个施工阶段：第1阶段是长度都在100m以下。王梅等研究了超大基坑开基坑开挖至1m处设置第1道钢筋混凝土支撑；第2挖对地表沉降的影响，但没考虑基坑开挖对主动土压阶段是基坑开挖至5m处设置第2道钢筋混凝土支力和侧移的影响。随着基坑平面的增大，基坑的性状撑；第3阶段是开挖至91TI处设置第3道支撑；第4会怎样，还没有相关的文献报道。本文以上海某超大阶段是开挖至基底13．6m处。各土层计算参数见基坑为例，借

6、助FLAC有限差分软件建立考虑土体、表1，计算模型见图1。图1中蓝色网格代表土体，靠地下连续墙、结构梁板等共同作用的三维模型，研究近蓝色土体的红色网格表示挡土墙，绿色网格代表立墙体产生侧向位移时基坑外主动土压力的变化趋势；柱桩，紫色代表三层水平支撑。收稿日期：2015—11—11；修回日期：2016—01-19基金项目：国家自然科学基金资助项目(51408398)；山东省重点研发计划项目(2015GSF117031)；泰山学院引进人才科研启动基金项目(Y012014012)作者简介：王梅(1976一)，女，山东省泰安市人，讲师，博士，主要从事挡土墙理论与试验方面的研究，(

7、电话)0538—6715553(电子信箱)my一666@yeah．net。78长江科学院院报2017芷表1土层计算参数基坑底部随着基坑进一步开挖对应的主动土压力强Table1Parametersofsoilstrataforcalculation度有所减小，这与挡土墙的侧移曲线是相对应的。第4阶段时主动土压力分布强度变化较大，在挡土墙上部发生拱效应。图3为第4阶段基坑开挖完成后挡土墙的实测侧移曲线与数值计算结果的对比，可以看出：数值计算中出现最大侧移的位置不在基坑开挖面上，而是有所提高；但整体来看，挡土墙数值计算得出一／的侧移