基坑开挖引起支护结构土压力分布研究

发布时间：2017-03-16 00:04

  本文关键词：基坑开挖引起支护结构土压力分布研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于我国城市快速的发展,高层建筑物的数量不断增多,基坑的开挖向着更大更深的趋势发展,从而造成基坑工程事故大量的发生,其大部分都是由于在基坑支护结构设计时,土压力取值不当,最终在开挖过程中支护结构变形过大而造成的。采用经典土压力理论求解的支护结构土压力分布形式,并不能满足实际工程中的需要,实际的土质不是均质的,并且随着施工阶段的推进,基坑边坡土体水平位移以及基坑内支撑的设置对土压力的分布都有一定的影响。本文通过研究基坑开挖引起支护结构土压力的分布,不但可以完善支护结构设计理论,优化支护结构设计,而且可以降低基坑工程事故发生的风险。本文以地铁基坑工程为研究背景,首先阅读大量有关基坑开挖引起土压力分布的文献资料,积累相关理论知识,然后进行实际基坑工程监测,将监测数据进行整理分析,再利用三维有限元软件对整个基坑开挖过程进行数值模拟,模拟出基坑开挖的仿真模型,对仿真模型生成的数据进行整理分析,其次将基坑工程实测数据与数值模拟结果相互结合,进行比较,研究在不同工况的条件下,基坑开挖引起支护结构土压力的分布状况,以及基坑开挖中的边坡土体水平位移以及基坑内支撑的设置对于土压力分布的影响。通过研究得出以下结论：1)基坑开挖引起地下连续墙土压力分布并非呈现出库伦—朗肯土压力理论求解所得出的三角形分布规律,而是呈现出非线性的波动特征,究其原因,主要因为在基坑开挖过程中,地下连续墙土压力受到土体性质、边坡土体变形、基坑内支撑等因素的影响。2)基坑在不同工况下进行开挖时地下连续墙都产生了向基坑内侧方向移动的趋势,使得地下连续墙在静止状态下的土压力得到了一定的释放,因此顺着地下连续墙墙身的土压力值均发生了降低。3)当基坑开挖持续进行时,随着地下连续墙上越来越多的钢筋混凝土梁支撑的不断设置,能够有效抑制土压力的增大,甚至在钢筋混凝土梁支撑设置的位置附近的土压力产生了一定的减小趋势。4)土体具有一定的流变性,当基坑开挖不断的进行时,打破了自然状态下原始土体的极限平衡状态,造成土体自身的抵抗剪切力的强度发生了下降,致使土压力又产生了一定的变大的能力,但是同时,随着土压力的不断的增长,土体自身的应力也得到了增加,故而土压力值又发生了下降。
【关键词】：基坑开挖 支护结构 土压力 地下连续墙 有限元软件
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU753;TU432
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 基坑工程及其支护结构土压力分布发展概况10-14
• 1.2.1 基坑工程的特点10-11
• 1.2.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.3 现今研究存在的主要问题14
• 1.3 研究的主要内容14
• 1.4 研究方法及研究技术路线14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 2 基坑支护结构设计与土压力理论16-29
• 2.1 基坑支护结构的形式及特点16-19
• 2.2 基坑支护结构设计的基本理论和方法19-20
• 2.2.1 极限平衡法19-20
• 2.2.2 弹性抗力法20
• 2.2.3 有限单元法20
• 2.3 经典土压力理论20-22
• 2.3.1 土压力类型20-21
• 2.3.2 经典土压力理论21-22
• 2.3.3 经典土压力理论存在的问题22
• 2.4 支护结构上的土压力计算22-28
• 2.4.1 支护结构上的土压力特点22-24
• 2.4.2 经典理论土压力与支护结构土压力的区别24
• 2.4.3 不同支护结构土压力计算24-28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 基坑支护结构现场监测29-41
• 3.1 工程案例29-30
• 3.1.1 工程概况29
• 3.1.2 工程地质条件29-30
• 3.2 监测目的及监测的主要内容30
• 3.2.1 监测目的30
• 3.2.2 监测的主要内容30
• 3.3 监测工作的重点和原则30-31
• 3.3.1 监测工作的重点30
• 3.3.2 监测工作的原则30-31
• 3.4 监测概况31-35
• 3.4.1 监测测点的布置31-32
• 3.4.2 监测的精度要求、频率及警戒值32-33
• 3.4.3 监测实施方法33-35
• 3.5 监测结果分析35-39
• 3.5.1 支护结构土压力分布实测分析37
• 3.5.2 基坑边坡土体水平方向位移实测分析37-38
• 3.5.3 基坑周围地表沉降实测分析38-39
• 3.6 本章小结39-41
• 4 MIDAS/GTS三维数值模型的建立41-50
• 4.1 MIDAS/GTS有限元软件简介41-44
• 4.2 MIDAS/GTS操作流程44-45
• 4.3 基坑有限元模型的建立45-49
• 4.3.1 模型尺寸45
• 4.3.2 工况设定45-46
• 4.3.3 模型选用的单元、边界条件及网格划分46-48
• 4.3.4 模型具体参数48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 5 MIDAS/GTS三维数值模拟分析50-64
• 5.1 数值模拟分析50-55
• 5.1.1 分析应力50-53
• 5.1.2 分析基坑沉降及位移53-55
• 5.2 数值模拟计算结果55-62
• 5.2.1 支护结构土压力分布55-60
• 5.2.2 基坑边坡土体水平位移60-61
• 5.2.3 基坑周围地表沉降61-62
• 5.3 影响基坑支护结构土压力分布的因素62-63
• 5.3.1 基坑边坡土体62
• 5.3.2 基坑内支撑的布置62-63
• 5.4 本章小结63-64
• 6 结论与展望64-66
• 6.1 主要结论64
• 6.2 展望64-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文69-70
• 致谢70-72

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