冻融作用对季冻区基坑排桩影响研究

发布时间：2017-06-25 05:08

  本文关键词：冻融作用对季冻区基坑排桩影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来基坑工程规模越来越大,工期也越来越长,许多基坑涉及到越冬的问题,尤其在季冻区不仅涉及到土体冻胀工程,还包括春季土体融化的作用过程,使得基坑工程经历复杂的冻融循环作用。相关技术问题亟待解决,相关研究内容具有重要的研究意义和工程实用价值。因此,本文选取应用较广泛的排桩支护方式,开展季冻区冻融作用对基坑排桩支护影响的研究工作,主要成果如下:一、详细总结了冻融作用对基坑工程影响的国内外研究历史及现状。二、结合已有理论研究成果,分析了排桩基坑的冻融作用受力变形特性、破坏方式及其影响因素。三、详细阐述了FLAC3D应用于模拟分析基坑冻融作用影响模拟分析所需的基本理论、方法及步骤。四、数值模拟分析结果表明:随冻胀时间增加、冻胀温度的降低,冻深逐渐增加;桩顶位移不断变大;桩后所受水平作用力整体在增大;锚杆轴力值逐渐增大。当气温回升冻土融化时,冻深温度线上移,最后整个模型处于正温;桩顶位移仍然增加,但位移增长速率要明显小于冻胀阶段的桩顶位移增长速率;桩后所受水平作用力小于未冻胀时的土压力值;锚杆轴力不断减小。通过对比已有现场监测结果,一定程度上验证了该数值模拟方法的可靠性。五、影响因素研究成果表明:在冻胀和融化阶段中,温度越低,桩体位移越大;土颗粒越细,对冻胀作用越敏感,桩体位移越大;含水量越高,桩体位移越大。通过限定桩体位移克服桩后所受的水平力受桩体位移的影响,得出在冻胀阶段和融化阶段是温度越低,桩后所受的水平力越大,冻胀力越大;冻胀阶段颗粒越细,土体越易冻胀,产生的冻胀力就越大,融化阶段冻胀力是黏土最大,粉土最小;冻胀阶段含水量越高,土体越易冻胀,产生的冻胀力就越大,融化阶段为土体含水量越高冻胀力越小,土体含水量越低冻胀力越大。
【关键词】：冻融作用 排桩支护 冻胀力 FLAC3D 数值模拟
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU753
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 选题背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 冻土及冻胀机理的研究现状12-14
• 1.2.2 冻融对支挡结构影响研究现状14-16
• 1.3 本文研究内容16-17
• 第2章 基坑排桩受冻融影响理论分析17-26
• 2.1 基坑排桩受冻融影响规律及其破坏形式17-18
• 2.2 基坑排桩冻融影响因素分析18-23
• 2.2.1 基坑冻融影响内因18-21
• 2.2.2 基坑冻融影响外因21-23
• 2.3 排桩支护结构的水平冻胀力23-24
• 2.4 排桩支护结构的冻融变形24-26
• 第3章 FLAC3D在冻融基坑模拟分析中的应用26-38
• 3.1 FLAC3D软件基本简介26-27
• 3.2 有限差分原理27-28
• 3.2.1 有限差分法27-28
• 3.2.2 混合离散法28
• 3.3 本构模型28-31
• 3.3.1 空模型28
• 3.3.2 各项同性弹性模型28-29
• 3.3.3 摩尔-库伦模型29-31
• 3.4 建模方式31-35
• 3.4.1 单元实体建模31-32
• 3.4.2 结构单元建模32-35
• 3.5 热力学模块35-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第4章 冻融作用对基坑排桩影响数值模拟研究38-59
• 4.1 基本模型建立38-39
• 4.2 本构模型及边界条件39-40
• 4.2.1 本构模型的选择39
• 4.2.2 力学边界条件39
• 4.2.3 温度边界条件39-40
• 4.3 材料参数确定40-42
• 4.3.1 物理力学参数40-42
• 4.3.2 热力学参数42
• 4.4 模拟计算步骤42-43
• 4.5 计算结果及分析43-57
• 4.5.1 温度场结果分析43-46
• 4.5.2 位移场结果分析46-49
• 4.5.3 桩后应力结果分析49-52
• 4.5.4 锚杆轴力结果分析52-56
• 4.5.5 基坑破坏机理分析56-57
• 4.6 本章小结57-59
• 第5章 不同因素对冻融基坑排桩影响研究59-76
• 5.1 基本模型与实施方案59-61
• 5.1.1 基本模型59-60
• 5.1.2 实施方案60-61
• 5.2 温度对冻融基坑排桩的影响研究61-65
• 5.2.1 冻融后排桩受力分析61-64
• 5.2.2 冻融后排桩变形分析64-65
• 5.3 土性对冻融基坑排桩的影响研究65-70
• 5.3.1 冻融后排桩受力分析65-68
• 5.3.2 冻融后排桩变形分析68-70
• 5.4 土体含水量对冻融基坑排桩的影响研究70-74
• 5.4.1 冻融后排桩受力分析70-73
• 5.4.2 冻融后排桩变形分析73-74
• 5.5 本章小结74-76
• 结论与展望76-78
• 一、结论76-77
• 二、展望77-78
• 参考文献78-82
• 研究生期间发表的学术论文82-83
• 致谢83-85

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