渗透力作用下基坑环形支撑体系空间受力分析.pdf

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1、第39卷2011年第5期广州建筑GUANGZHOUARCHITECTURE渗透力作用下基坑环形支撑体系空间受力分析张化俏[11姜海青[2]杨泉【1】(1．南昌工学院，建筑工程学院，南昌330108)(2．广东省航盛建设集团有限公司，广州511442)摘要：大型深基坑支护是当今工程界的热点课题之一，其中环形支撑体系作为一种新的基坑支护形式，在某些空间受限的条件下可以发挥其独特的优势。本文通过考虑渗流效应的影响，建立三维有限元模型，分析基坑环形支撑体系的内力、变形，系统分析了基坑环梁支撑体系在考虑渗流效应下的受力变形特点，旨在

2、为该类支护结构的应用提供理论分析。关键词：基坑；环形支撑；渗流；空间受力分析SpatialForceAnalysisonRingBeamSupportSystemofDeepExcavationUnderSeepageZHANGHua-qiaomJIANGHai-qing翻YANGQuanⅢ(1．NanchangInstituteofScienceandTechnology，Nanchang330108)(2．GuangdongProvinceHangshengConstructionGroupCo．，Ltd．，Guang

3、zhou511442)Abstract：Large-sealeddeepexcavationsuppo~isoneofthehotissuesingeotechnicalengineeringfield．Asanewsuppo~system，theringbeamsuppo~hasitsuniqueadvantagesundersomespace-constrainedconditions．Inthisthesis，theviewswillbeconsideredunderestablishingthree-dimensi

4、onfiniteelementswithseepageeffect．Theforceanddeformationperformancesoftheringbeamsuppo~systemareanalyzedsystematicallywithseepageeffect，toprovidetheoreticalanalysisfortheapplicationofthissuppo~type．Keywords：deepexcavation；ringbeamsuppo~system；seepage；spatialforcea

5、nalysis1前言见有系统的研究。鉴于此．本文针对珠三角地区环形拱梁支护结构是近年来新近出现的一种及各沿海城市雨量充沛、地下水丰富。基坑开挖基坑支护结构形式。由于具有受力结构合理、土过程中地下水渗流效应较大、环梁支护结构各部方开挖工作面大、工作量小等优点．环形拱梁支分之间的空间效应明显的情况[3]．从渗流一应力耦撑在珠三角及各沿海城市的基坑工程中得到了较合分析人手．建立三维模型。研究基坑环形支撑好的应用【u。并向大直径环形支撑发展．支护结体系在地下水渗透效应下的空间受力及变形分析。构的平面形式也由单圆环发展到双圆环、多环

6、相交等形式[212渗流一应力耦合分析目前关于基坑环形支撑体系的研究．主要以基坑开挖过程中，坑内地下水位下降，造成环形支撑体系的应用和施工技术的叙述为主．少坑内外较大的水头差，当水头差达到一定值时，一22一张化俏等：渗透力作用下基坑环形支撑体系空间受力分析坑外地下水绕过围护结构向基坑内部发生渗流．(，J，，z，t)l=(x，，z，t)(3)产生的渗透力以体积力的形式对土体产生作用．式中，(x,y,z，t)为边界r1上点(x,y,z)在t引起土体应力场和位移场的变化。与此同时。应时刻的水头，。(x,y,z，t)为r1上的已知函

7、数。力场与位移场的改变将引起土体孔隙率的改变．给定流量边界(Neumann条件)为：由此引起土体的渗透性的变化．从而引起渗流场的变化。因此．土体内的应力场和渗流场的变化，卅(4)是相互制约又相互影响的。式中，n为边界F2的外法线法向，9(，￡)2．1渗流一应力耦合基本方程[5、61为I1上已知函数。表示r，上单位面积上的侧向假定土骨架作为弹性固体考虑．层流孔隙水补给量。对非稳定渗流，变化的自由面应满足：与土固体颗粒通过压缩条件和连续条件而耦合。引入了有效应力原理．即总应力为有效应力和总=cos0(5)孔隙水压力之和．在弹性

8、力学的基本方程和渗流其中为土体给水度，‘为自由面上节点水问题的基本方程的基础之上．建立渗流一应力耦合头值。0为浸润曲线外法线与铅垂线间的夹角。基本方程：2．2．2初始条件一GV2w~一未[等+鲁+誓]+=。位移初始条件：w(x，Y，z，f)l脚=)初始孔隙水压力条件为：一GV2wy一(等+等+誓]+=。