考虑降水及孔隙比随深度变化基坑开挖对邻近桩基的影响研究

发布时间：2019-09-24 03:07

【摘要】：基坑开挖必定引起邻近土体产生附加变形和应力松弛,导致邻近建筑物桩基产生附加内力和位移,桩基的承载能力显著降低,导致建筑物产生附加沉降、倾斜、甚至倒塌。因此,研究基坑开挖对邻近建筑桩基的影响以及如何有效地减少这些不利影响,对城市深基坑开挖的设计和施工有着重要意义。本文概述了国内外相关研究成果,然后基于修正剑桥模型,考虑土体孔隙比随深度变化和降水的实际情况,编写了对应的接口子程序,实现了对有限元软件ABAQUS的二次开发,研究基坑开挖对邻近建筑物桩基的影响规律。本文首先对数值模拟方法进行验证,验证结果表明,考虑降水及孔隙比随深度变化使坑外地表沉降偏大,约为不考虑降水作用地表沉降的1.6倍,且本文的模拟结果与Hsieh提出的地表沉降预测曲线吻合较好；接着对不同开挖步、不同桩与基坑间距的基坑开挖对邻近桩基的影响进行数值模拟,得到以下结论：(1)随着桩径的增大,桩基位移逐渐减小,且桩径从0.8m增大到1.4m时位移减小较明显；(2)随着地下连续墙厚度的增大,桩基水平位移逐渐减小,厚度达到0.9m时,桩基最大水平位移减小了12%；(3)桩基最大水平位移随着内支撑刚度的增大而减小,且其变化量也逐渐减小。最后基于上文的数值分析结果,就土体加固对减少基坑开挖对邻近桩基影响的效果进行了研究,结果表明：加固体弹模为1.0GPa、被动区加固体厚度为0.5～0.64H、被动区加固体宽度为0.57-0.86H、主动区加固体深度为0.86-1.1H可产生较好的工程效益。
【图文】：

对比图,孔隙比,对比图,土体

在用ABAQUS自带的修正剑桥模型进行有限元模拟时，孔隙比e为一常数，也即默认土体的孔隙比不随土体当前应力状态的变化而变化，如图3-1所示为两种情况下的孔隙比的对比，从图中可知当孔隙比设置为随土体当前应力变化时，其值除了起始点与孔隙比随土体深度线形变化相同以外，均比后者小。从修正剑桥模型中体积弹性模量尤可知，当其他条件完全相同时，土体的体积弹性模量随着孔隙比的增K K大而增大，从而导致地表沉降和坑底回弹变小，本次的模拟结果与此结论吻合。从以上分析可知，基坑降水开挖流固z1合分析时需考虑孔隙比随土体当前应力的变化，而不能简单的将其设置为线性变化或者某一定值，，否者会得到过小的地表沉降值，因此有必要对模型中孔隙比进行非线性变化设置

网格图,计算模型,网格,土体参数

模型的边界条件为：模型侧面约束水平方向位移，底部约束水平方向和竖直方向位移，有限元计算模型网格划分如图4-3所示。■l-r-l't-r r t ■) t -t _ B l ll ! I | | | | | IH— .■{ if■NI i| I I Ji J j—-jH g ■“ .4 ^ Sl--} "I I 1 I I I 1 ,| ] f 4' 上' '{“\ 4' ^ "I ■{'^'"-4^■ = =I I I I I I I I I I I ==1 I I I I I I sn I I ； I I I I I *= 一= I I I I I I I I I I I =^= I [I '" I I 1 丨.1 t 丨 r ■ I 丨 1 . = —t- j'- l- 1--I— -I- ) --1 I =^= = = = = = = === - I I ■■ :..■! . 4 t I I I I I I I I i T= I I"|- .—1 j 1 j I i 丨 I I 1 — 1' 1"' i" r"I' 1 I' 1 ffl I — - - ' '■ —j —— -I■ t■— ' ■' ■ "I tf-p- [ I ~ I I I I I I 二二图4-3计算模型部分网格Fig. 4-3 A part of finite element mesh目前国内有关剑桥模型的参数的研究较为完整的为上海地区[58]，此次土体参数选用炥土的修正剑桥模型参数如表4-1所示。并考虑降水、孔隙比随深度变化这些因素，使模拟更接近实际情况。表4-1 土体参数取值Table 4-1 The parameter of soil~~e-lnp平面正 e-\np平面回弹临界状态线斜渗透系数k常固结线斜率2 曲线斜率;C 泪不A比V (mm/s)0.0685 0.0078 1.3 0.32 6e'^36
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU470

【参考文献】