hs模型在基坑开挖模拟中的应用

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1、第!"卷第#期石油工程建设!""!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!"模型在基坑开挖模拟中的应用!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"112杨毅秋!严驰!袁中立"$%天津大学建工学院!天津!"""&’#’%中国石油集团工程技术研究院!天津塘沽!()*+$$摘要%以天津国际贸易中心基坑工程为例!采用,-./0121345627模型对基坑开挖过程进行数值模拟"为更好地模拟开挖过程中支护结构的时空效应!采用有限元分步计算围护变形和基底隆起及整体稳定性!并与实测值

2、进行对比分析"结果表明!地下连续墙体前#后土压力实测值与有限元计算结果吻合较好!用,-./0121345627模型计算的基底回弹变形量与现场实测值比较接近"关键词%基坑工程$基坑支护$!"模型$土压力$回弹量$计算中图分类号%89*&"文献标识码%:文章编号%$))$4’’)#!’))*")#4))$;4)*!引言从原理上说#常规设计方法无法解决的问题随着我国城市高层建筑的大量兴建#深基坑在有限元方法中都可不同程度地得到解决%用有开挖支护工程以其诸多成功和失败的经验教训备限元方法正确计算的关键是要选用合适的计算模受岩土工程界$建筑界及开发商的关注%从一定型和参数#以及

3、如何定义安全系数#并与常规设程度上说#深基坑支护工程是一项复杂的系统工计方法计算的安全系数相匹配%程#它几乎涉及到岩土力学与工程的各个方面%在基坑开挖模拟中#选择合适的模型至关重如土力学$工程地质学$水文地质学$结构力学要%土体的加$卸荷模量不同#对于开挖来说#以及监理$监测$施工方法等领域%目前应用比由卸荷产生的基坑隆起是有限的#大部分隆起变较成熟的支护结构型式大体可分为悬臂式$内撑形是由地下连续墙体!简称地连墙"的水平移动式$锚拉式和逆作式支护结构%其中逆作式支护造成的%而理想的弹塑性模型显然不能满足要求%结构为分层开挖#分层构筑各层楼板#从根本上本次计算采

4、用了,-./0121345627模型#简称,5模改善了传统开挖法的护坡受力状态#而且分层降型!由5AB-1C于$;;D年提出"#当对土体施加偏水#边开挖边构筑护坡墙#有利于基坑隔水#防应力!!$4!!"时#土体表现出刚度下降#产生塑止了降水对邻近建筑物的影响%性应变%在固结排水试验中竖向应变!4"$"和偏支护结构的种类将随着深基支护结构技术的应力!!$4!!"的关系可以近似用双曲线拟合!见发展而不断发展%一方面新型的支护结构$施工图$"#这种关系最早由E61/10.!$;#!年"提出#方法还在实践中不断探索#另一方面各种结构复之后被著名的FG1A-1HIB-13!$;

5、&(年"采用%合使用$组合使用的方法也会在实际工程中大量,5模型在FG1A-1HIB-13模型的基础上采用了塑<=>采用#以满足日益复杂的地下工程的需要%性理论#同时考虑了土的膨胀和压缩屈服面!见"基坑支护体系的内力计算图’"%卸荷模量!"#与回弹指数#之间的关系&深基坑支护结构的设计计算包括外力?土压力!J!%?=4’&"$K?$L’)K!=""$$及地面超载@和支护结构内力$弯矩的计算以及整式中(’’卸荷模量参考压力(体稳定性$地基承载力$桩顶位移等验算#对于高水位地层#尚需进行地下水处理$抗管涌的设&"$’’卸荷泊松比(计计算<’>%’)’’初始孔隙比%基坑支护

6、体系的内力计算方法大致可分为常在固结排水试验中#竖向应变!4%="和偏应力的关系表示为&规设计法$弹性抗力法和有限元方法三类%!"石油工程建设!""#年$!月%!’&!"&%"*部分%从(月&*日开始(开挖的施工顺序为先挖&!!()$+""&%"*#,""&%"*#"土至+7:02%作第!层支撑%然后主塔楼处开挖至"当"&%"*-""&%"*##时#"!#&#:&2%做第*层支撑(按照设计要求%我们对地式中!(.$$固结排水试验得出的割线模量%即连墙在开挖过程中的变形及墙前)后的土压力进偏应力达到(./时所得到的割线模行监测(在地连墙中设置了&!孔测斜管及!个土量&压

7、力测试断面%测点布置见图*(""&%"*#"’’偏应力渐近线值&""&%"*#$’’偏应力破坏线值(图%基坑平面布置及测点布置示意?由于#测点既有墙身变形观测点%又有土压图$固结排水试验的应力!应变关系力观测点%且处于基坑中部%受两端边界的影响?较小%故取#测点的监测值与理论计算结果相比较(根据工程实际建立有限元模型%采用平面应?变分析#测孔所在断面(土体采用&(节点三角形单元%两侧以半无限单元模拟无限远处(土体与地连墙体设置接触面%接触面采用@AAB29C单元(为模拟实际的施工过程%将开挖分成(个阶段%利用单元生死进行增量分析(地连墙主)被动土图!