某深基坑土钉支护数值模拟计算-论文.pdf

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1、中国科技信息2014年孵16期CH1NASCIENCEANDTECHNOLOGYINFORMATIONAug．2o14工程技术推广陈飞敏研究。选择合理的支护参数，后的边坡稳定性分析与DOI：10．3969／j．issn1001—8972．2014．17．024某深基坑土钉支护数值模拟计算概述模型选取30m×20m的：维模，'【殳3排5m长的f-'K。土钉参数分别为：纵向『f

2、J距1．5m，横向I"l~t2．0m，倾们臼前我困人、∈f：小建设，高层数量不断增加，国内大15。，地面超载达l5kPa。荩坑坑壁地I放坡为l：0．5，部分地均已观超高层建筑，但部分地区高层建筑地处分

3、四步开挖，开挖深度分圳为1．3m、0．7m、2m、1m，地质条件复杂地段，基础埋置深度也不断加大。而基础埋凝上面板厚度0．2m。深的加火时也对基坑开挖工程提了更高的要求，不仅(1)模型及网格划分耍保证基坑边坡的稳定性，还要严格控制基坑开挖时地层本文采用Mohr-Couloub夺构模，模／右边界的变形，以保歼挖基坑周边建构筑物、地下管线的安全均为自由边界，底边界作为倚载约求边界，侧边限制水使用。方向的位移，底边界限制两个方向的f移，模削模型本文以某建基坑为研究对象，基坑开挖设计深度长为300m、高200mm，近似模拟边坡条1"t：的形状。荩5m，场地地势南高北低，最大高差3

4、．1m左右。通过勘察，坑计算模型及模型网格划分分别见l、2所爪。场地内地基士要分杂填土、黏土、强风化泥质细砂岩、(2)计算参数选择I}】风化泥质细砂四层。基坑开挖深度内主要处于黏土层，钉特性：轴向刚度7×105KN水’tz问2m，最火为弱透水性，nJ’为相对隔水层。内力Fmax=1×l0KN，Fmax=1×l0KN。浆特性：轴向刚度6．756xlO5KN／M。有限元模拟分析混凝土面板的参数：轴向刚度7．8×l06KN／m，抗刚度2．1×104KN／m／m，等效厚度0．2m，承8KN／本文以基坑中采用的普通土钉和复合型土钉两种支护m／m，泊松比0．3。方法为研究对象，对基坑

5、开挖过程基坑变形、土钉轴力变化情况采用有限厄方法对两种支护方法进行对比，分析超前桩一L钉复合支护结构J／、r}1各参数对按坑支护结构性l状的影响，以掌握该基坑中土}钉支护的_r=作机理、变形和受h^．j{力的情况。》边坡数值模型的建立荩坑没计Jf：挖深度为5m，地卜水f1)=j：地以卜一1．3m，开挖过程中地下水将产生渗透引起地卜水位变化，因此存模建上．时需充分考虑地下水渗透的影响。图1基坑计算模型图2模型网格划分-77-工程技术推广中国科技信息2014年第16期-CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINFORMATIONAug．2014表1土的参数选取表参

6、数杂填土黏土黏土黏土黏土强风化砂岩中分化砂岩水位以上土体容重(kg／m)1619．920202l2530水位以下土体容重(kg／m)l8222324242832水平渗透系数(m／天)lO．00l0．O1O．OlO．0l0．10．1竖直渗透系数(m／天)lO．ool0．Ol0．O10．01O．10．1弹性模量(Mpa)82004O080ol00Ol2006Oo0泊松比O．30．30-30．280．280．25O．25内聚力(kpa)l2151522253540昌豳{鞋图3地面沉降量随开挖变化图5各开挖过程土钉受力情况(1)随基坑开挖深度增加而不断增大，各开挖步各层位土钉轴力

7、均沿长度方向呈两端小，中间大的趋势分布，且土钉前部轴力明显要大于尾部土钉轴力。量(2)受上部土层松散影响，第一层土钉与土钉表面＼的土体接触不良，土钉不能完全受力，因此受力很小，最}*大值仅为第四步开挖时的8．47KN。而基坑深度越往下，土钉轴力不断增大，在基坑开挖第四步时，第二层土钉轴力达到27．1KN。(3)在基坑开挖过程中，各层土钉轴力峰值变化较大，且峰值位置也各有不同，如在第二步基坑开挖时，第一层土钉轴力在2．04m处达到峰值5．41KN；而第四步基坑开图4土体的水平位移随开挖变化挖时，第一层土钉轴力则在2．71m处达到峰值8．47KN，为第二步开挖时的1．6倍。计

8、算结果分析图3为地面沉降量随开挖变化曲线图，从图中可以看小结出，在开挖过程中，地面沉降量将随开挖的进行而不断增大，地面沉降量最大点位于坡顶附近，当基坑开挖到了一本文通过对土钉复合型支护结构基坑的有限元计算分定深度后，地面沉降量趋干0。析，得出以下主要结论：图4为土体的水平位移随开挖变化曲线图，从图中可(1)土钉在基坑支护中起到骨架作用，可以形成土以看出，距离地面不同位置处土体水平位移变形趋势为，拱效应，约束土钉之间的土体侧向变形。随基坑开挖的进行，基坑的整体水平位移将越来越大，且(2)基坑水平位移随基坑开挖深度增加而不断增大，