呼和浩特市恒大华府基坑桩锚支护数值模拟分析

发布时间：2018-01-27 15:14

本文关键词： 基坑工程桩锚支护结构稳定性数值模拟　出处：《吉林大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：基坑支护工程是岩土工程范畴里一个至关重要的课题,而支护结构设计是影响基坑稳定性的关键因素,近些年许多同行业学者通过深入研究理论知识,加强实践经验,希望在保证基坑结构安全的前提下,尽量做到经济合理。基坑工程在设计时不仅要考虑地域性和危险性,而且还应注意到岩土工程地质条件、水文地质条件、土体受力状态及周边环境对基坑支护结构施工的影响。桩锚支护结构跟其他支护结构相比较,不但能有效利用较小的施工空间,还能有效地控制地层变形,故被广泛应用在基坑工程中。本文以恒大华府8#楼及相邻二层地下车库部分基坑工程为实例,首先,在工程勘察及室内试验的基础上,分析了呼和浩特恒大华府8#基坑工程的地质条件,得到了地层分布及其力学参数,再根据规范利用理正深基坑设计软件(7.0PB1版)对本基坑支护方案条件下的基坑位移、受力进行了计算,初步验证了支护方案的可靠性和安全性;其次,在理正深基坑软件验算的基础上,运用FLAC3D有限元软件建立三维模型,模拟计算基坑开挖及支护条件下的应力及位移;最后,把数值运算结果与现场监测数据进行对比分析,验证了基坑桩锚支护三维数值模型所选取参数的合理性。本文的研究结论具体如下:1、调研区域内全新世(Q4)地层主要由粉土、砾砂、圆砾组成,下部中更新世(Q2)地层由细砂和砾砂层组成。根据地区经验和近年邻近场地勘察资料,分析认为本区域地下水属于潜水类型,本工程在施工期间地下水位埋深大于13.0m,故不需要考虑地下水对基坑工程设计的影响。本工程抗震设防烈度为8度,地震加速度为0.20g,特征周期为0.35s,场地处于抗震一般地段,无液化可能性,该场地属于Ⅱ类场地。2、根据规范公式,采用理正深基坑设计软件(7.0PB1版)计算求解基坑3-3侧各工况下支护结构的位移、弯矩及剪力。通过规范计算可知工况1条件下支护结构最大水平位移发生在支护结构顶端,最大位移为1.65mm;工况2条件下支护结构最大水平位移发生在支护结构顶端,最大位移为1.16mm;工况3条件下支护结构最大水平位移发生在基坑中下部,最大位移为7.20mm;同时,基坑的整体稳定性安全系数K=2.320,支护结构底部抗隆起安全系数Kb=17.081。计算结果表明:本支护方案条件下各工况的位移较小,基坑整体稳定性、抗隆起稳定性及嵌固稳定性符合规范要求。3、通过数值模拟运算得出基坑水平方向的应力在靠近护坡桩较近的区域变化较分明,其余整体水平方向上的应力分布形状基本与地形相一致,基坑开挖对土体水平方向应力的影响大约是一倍的开挖深度;基坑竖直应力在靠近支护桩附近的位置变化较明显,剩下整体竖直应力分布形状基本与地形相一致,在坑底以下大于一倍开挖深度时土体竖直应力释放效应影响较弱,其对竖直应力的影响深度约为基坑开挖深度的一倍;在基坑开挖过程中,三种工况条件下的基坑侧壁位移较小,位移变化最大值与基坑深度之比为0.7‰,小于1‰。4、根据比较分析规范计算、数值模拟及实际监测得到的桩顶水平位移可知:(1)根据基坑中部桩的桩顶水平位移监测值,发现基坑开挖过程中一共发生三次位移突变,依次发生在基坑开挖至5.0m、基坑进行锚索施工及基坑开挖至10.0m时的工况条件下;(2)基于规范公式利用理正深基坑计算软件得出工况一条件下的桩顶最大水平位移为1.65mm,规范计算出的桩顶位移值比监测值大0.9mm,比模拟值大0.85mm;工况二条件下规范计算出的桩顶最大位移为1.16mm,规范计算的桩顶位移值较模拟值小0.02mm,较监测位移值大0.16mm,即工况二施加锚索条件下规范计算的桩顶位移与实际监测值及数值模拟运算值相差较小;工况三条件下规范计算桩顶最大位移为3.11mm,比数值模拟运算值大0.61mm,比监测位移值大0.98mm,综上所述,各工况条件下的规范计算值与数值模拟位移值均大于监测位移值,且变形均在规范要求之内,但数值模拟位移值与监测位移值更加接近,证明数值模拟方法比规范计算法更加切合实际,同时说明本支护方案是安全可靠的。根据数值运算的模拟成果、规范公式计算结果及现场监测数据这三者的大小,比较可知该基坑支护工程3-3侧采用桩锚支护结构的设计是合理的,数值模拟参数的选取以及模型的建立是正确的,可为本地区类似基坑工程的支护设计与研究方法提供参考及建议。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU753

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