软土增层开挖基坑组合桩撑围护结构性状研究及工程应用
发布时间：2021-07-27 20:27
近年来,土地资源日益紧张,地下工程向更深、更大的规模发展。在实际工程中,常遇在围护结构已经施工的工况下需增加地下结构层数而导致基坑深度增加的情况,而既有围护结构大多数情况下不能满足基坑加深后的需要。为避免资源浪费,在加深后的基坑设计和施工时,需要充分利用既有围护结构。因此,既有和新增围护结构形成的组合围护结构的协同工作及其变形、内力分析是亟需解决的课题。本文针对上述问题,通过数值分析和实际工程应用进行比对研究,主要工作和结论如下:1.采用PLAXIS数值分析软件,建立软土增层开挖基坑组合桩撑围护结构的二维有限元分析模型,研究了基坑深度、新增围护墙位置、既有和新增围护墙间距以及桩间土加固等因素对组合围护结构变形、内力和坑外地面沉降、坑底土体隆起的影响。分析发现,组合桩撑围护结构的水平位移、弯矩值和坑外地表沉降均随着内、外排桩间距B（坑外5d范围内）的增大而减小,在B≥4△H（△H为基坑增层加深的深度）时趋于稳定;相对于坑内加桩,采用坑外加桩对围护墙的水平位移、弯矩和坑外地表沉降控制更为有利;组合结构的桩间土体加固可减小既有围护桩墙的水平位移,但却会引起新增围护墙的水平位移略微增大。2.针...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．２－１?Ｍ－Ｃ模型主应力空间屈服面（ＢｒｉｎｋｇｒｅｖｅＰ７］）??－－
浙江大学硕士学位论文?组合桩撑围护结构性状研究??捷的考虑静水压力对屈服和强度的影响，具有参数少（包含４个参数），计算简??单的优点，但该模型和Ｍ－Ｃ?—样，认为土体在达到抗剪强度前的刚度行为是遵??从胡克定律的，因此两个模型的缺陷是相当的。相对而言，在模拟岩土材料时，??Ｍ－Ｃ模型与Ｄ－Ｐ模型相比更为合适［２９：＞。??＞??图２．２－２?Ｄ－Ｐ模型主应力空间屈服面??（３）应变硬化类的弹塑性模型??应变硬化类的弹塑性模型主要包括修正剑桥（ＭＣＣ）模型、硬化土（ＨＳ）??模型和硬化土小应变（ＨＳＳ）模型三种。??修正剑桥（ＭＣＣ）模型??Ｒｏｓｃｏｅ和Ｓｃｈｏｆｉｅｌｄ［３〇］等在三轴试验的基础上，基于临界状态提出了剑桥模??型（Ｃａｍ－ＣｌａｙＭｏｄｅｌ），其屈服面是子弹头型；Ｒｏｓｃｏｅ和Ｂｕｒｌａｎｄｌ［３１］之后将屈服??面由子弹头型修正为椭球形，得到了修正剑桥模型（ＭＣＣ?Ｍｏｄｅｌ）。ＭＣＣ模型??共需４个模型参数和２个状态参数，其中，模型参数为原始压缩曲线的斜率Ａ、??回弹曲线斜率Ａ、临界状态线（ＣＳＬ）的斜率和泊松比Ｖ?；状态参数为初始孔??隙比％和先期固结压力％。修正剑桥模型为体积硬化型弹塑性模型，能较好地??反映土体的弹塑性变形特征，应用较为广泛。??硬化土（ＨＳ）摸型??ＨａｒｄｅｎｉｎｇＳｏｉｌ?（ＨＳ）模型由Ｓｃｈａｎｚ［３２］提出，是等向硬化弹塑性模型。ＨＳ本??构采用的是Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ破坏准则，可以同时考虑剪切硬化和压缩硬化。ＨＳ??模型假设三轴排水试验的剪应力７与轴向应变＆成双曲线关系，其基本思想和??１２??
浙江大学硕士学位论文?组合桩撑围护结构性状研究??Ｄ－Ｃ模型相似，但两者的区别在于双曲线关系的刻画方式不同。ＨＳ模型是采用??弹塑性来表达，而Ｄ－Ｃ模型则是采用变刚度的弹性关系来阐述。??鴒应力??｜ａ，－ａ３｜??４?—－…??＾?．??????／??轴应变－ｅ，）??图２．２－３标准排水三轴试验主加载下双曲线型应力－应变关系（Ｂｒｉｎｋｇｒｅｖｅ［２７］）??在主应力空间的屈服面中，ＨＳ模型是在Ｍ－Ｃ模型六棱锥屈服面的基础上增??加了帽盖屈服面，如图２．２－４所示。因此，ＨＳ模型考虑土体在主加载时剪切硬??化的同时还可以考虑压缩硬化。另外，从图２．２－４中也能看出，ＨＳ模型在主应??力空间中的屈服面和理想弹塑性模型存在差异，其是可以随着塑性应变而扩张的。??－〇：??Ａ????－〇３??图２．２＞４?ＨＳ模型主应力空间屈服面（Ｂｒｉｎｋｇｒｅｖｅ［２ｑ??ＨＳ模型适用于多种土类（软土和较硬土）的破坏和变形行为描述［３３１其不??仅弥补了?Ｄ－Ｃ和Ｍ－Ｃ模型等多种模型的不足，还可以同时考虑剪切硬化和压缩??硬化，适用于堤坝填筑、边坡稳定及基坑开挖等多种岩土工程。但ＨＳ模型也存??在不足，其既未考虑土体在强度和刚度上的各向异性，也没有考虑土体应力应变??和时间的相关特性。该模型一共需要１１个参数，其中包含３个强度参数：有效??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]既有施工基坑加深开挖下复合桩锚支护结构分析[J]. 李松,马郧,龙晓东,张德乐,万巧. 人民长江. 2018(02)
[2]基坑施工阶段加深后复合支护的设计与应用[J]. 陈加核. 地下空间与工程学报. 2015(S1)
[3]基坑临时加深双层围护结构破坏研究[J]. 刘婺,刘书波. 建筑结构. 2013(S2)
[4]上海地区基坑开挖数值分析中土体HS-Small模型参数的研究[J]. 王卫东,王浩然,徐中华. 岩土力学. 2013(06)
[5]某大型工程施工阶段地下室加层的基坑支护技术[J]. 刘兴旺,陈卫林,李志飙,施祖元. 建筑结构. 2012(08)
[6]既有基坑延深开挖稳定性评价与支护方案确定[J]. 蔡海波,吴顺川,周喻. 岩土力学. 2011(11)
[7]粉砂土地基既有超大基坑加深的支护技术及效果分析[J]. 李冰河. 建筑结构. 2011(05)
[8]考虑邻近地下室外墙侧压力影响的平动模式挡土墙主动土压力研究[J]. 应宏伟,黄东,谢新宇. 岩石力学与工程学报. 2011(S1)
[9]基坑加深的加固措施及其效果[J]. 吴铭炳,戴一鸣,林颖孜,王文辉. 岩土工程学报. 2010(S2)
[10]软土基坑开挖对邻近桩基影响的时效分析[J]. 杜金龙,杨敏. 岩土工程学报. 2008(07)
博士论文
[1]地铁车站基坑施工对邻近建筑物影响的研究[D]. 吴朝阳.湖南大学 2015
硕士论文
[1]降水对深基坑支护结构及地表沉降的影响分析[D]. 胡鑫.东北大学 2013
本文编号：3306485
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．２－１?Ｍ－Ｃ模型主应力空间屈服面（ＢｒｉｎｋｇｒｅｖｅＰ７］）??－－
浙江大学硕士学位论文?组合桩撑围护结构性状研究??捷的考虑静水压力对屈服和强度的影响，具有参数少（包含４个参数），计算简??单的优点，但该模型和Ｍ－Ｃ?—样，认为土体在达到抗剪强度前的刚度行为是遵??从胡克定律的，因此两个模型的缺陷是相当的。相对而言，在模拟岩土材料时，??Ｍ－Ｃ模型与Ｄ－Ｐ模型相比更为合适［２９：＞。??＞??图２．２－２?Ｄ－Ｐ模型主应力空间屈服面??（３）应变硬化类的弹塑性模型??应变硬化类的弹塑性模型主要包括修正剑桥（ＭＣＣ）模型、硬化土（ＨＳ）??模型和硬化土小应变（ＨＳＳ）模型三种。??修正剑桥（ＭＣＣ）模型??Ｒｏｓｃｏｅ和Ｓｃｈｏｆｉｅｌｄ［３〇］等在三轴试验的基础上，基于临界状态提出了剑桥模??型（Ｃａｍ－ＣｌａｙＭｏｄｅｌ），其屈服面是子弹头型；Ｒｏｓｃｏｅ和Ｂｕｒｌａｎｄｌ［３１］之后将屈服??面由子弹头型修正为椭球形，得到了修正剑桥模型（ＭＣＣ?Ｍｏｄｅｌ）。ＭＣＣ模型??共需４个模型参数和２个状态参数，其中，模型参数为原始压缩曲线的斜率Ａ、??回弹曲线斜率Ａ、临界状态线（ＣＳＬ）的斜率和泊松比Ｖ?；状态参数为初始孔??隙比％和先期固结压力％。修正剑桥模型为体积硬化型弹塑性模型，能较好地??反映土体的弹塑性变形特征，应用较为广泛。??硬化土（ＨＳ）摸型??ＨａｒｄｅｎｉｎｇＳｏｉｌ?（ＨＳ）模型由Ｓｃｈａｎｚ［３２］提出，是等向硬化弹塑性模型。ＨＳ本??构采用的是Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ破坏准则，可以同时考虑剪切硬化和压缩硬化。ＨＳ??模型假设三轴排水试验的剪应力７与轴向应变＆成双曲线关系，其基本思想和??１２??
浙江大学硕士学位论文?组合桩撑围护结构性状研究??Ｄ－Ｃ模型相似，但两者的区别在于双曲线关系的刻画方式不同。ＨＳ模型是采用??弹塑性来表达，而Ｄ－Ｃ模型则是采用变刚度的弹性关系来阐述。??鴒应力??｜ａ，－ａ３｜??４?—－…??＾?．??????／??轴应变－ｅ，）??图２．２－３标准排水三轴试验主加载下双曲线型应力－应变关系（Ｂｒｉｎｋｇｒｅｖｅ［２７］）??在主应力空间的屈服面中，ＨＳ模型是在Ｍ－Ｃ模型六棱锥屈服面的基础上增??加了帽盖屈服面，如图２．２－４所示。因此，ＨＳ模型考虑土体在主加载时剪切硬??化的同时还可以考虑压缩硬化。另外，从图２．２－４中也能看出，ＨＳ模型在主应??力空间中的屈服面和理想弹塑性模型存在差异，其是可以随着塑性应变而扩张的。??－〇：??Ａ????－〇３??图２．２＞４?ＨＳ模型主应力空间屈服面（Ｂｒｉｎｋｇｒｅｖｅ［２ｑ??ＨＳ模型适用于多种土类（软土和较硬土）的破坏和变形行为描述［３３１其不??仅弥补了?Ｄ－Ｃ和Ｍ－Ｃ模型等多种模型的不足，还可以同时考虑剪切硬化和压缩??硬化，适用于堤坝填筑、边坡稳定及基坑开挖等多种岩土工程。但ＨＳ模型也存??在不足，其既未考虑土体在强度和刚度上的各向异性，也没有考虑土体应力应变??和时间的相关特性。该模型一共需要１１个参数，其中包含３个强度参数：有效??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]既有施工基坑加深开挖下复合桩锚支护结构分析[J]. 李松,马郧,龙晓东,张德乐,万巧. 人民长江. 2018(02)
[2]基坑施工阶段加深后复合支护的设计与应用[J]. 陈加核. 地下空间与工程学报. 2015(S1)
[3]基坑临时加深双层围护结构破坏研究[J]. 刘婺,刘书波. 建筑结构. 2013(S2)
[4]上海地区基坑开挖数值分析中土体HS-Small模型参数的研究[J]. 王卫东,王浩然,徐中华. 岩土力学. 2013(06)
[5]某大型工程施工阶段地下室加层的基坑支护技术[J]. 刘兴旺,陈卫林,李志飙,施祖元. 建筑结构. 2012(08)
[6]既有基坑延深开挖稳定性评价与支护方案确定[J]. 蔡海波,吴顺川,周喻. 岩土力学. 2011(11)
[7]粉砂土地基既有超大基坑加深的支护技术及效果分析[J]. 李冰河. 建筑结构. 2011(05)
[8]考虑邻近地下室外墙侧压力影响的平动模式挡土墙主动土压力研究[J]. 应宏伟,黄东,谢新宇. 岩石力学与工程学报. 2011(S1)
[9]基坑加深的加固措施及其效果[J]. 吴铭炳,戴一鸣,林颖孜,王文辉. 岩土工程学报. 2010(S2)
[10]软土基坑开挖对邻近桩基影响的时效分析[J]. 杜金龙,杨敏. 岩土工程学报. 2008(07)
博士论文
[1]地铁车站基坑施工对邻近建筑物影响的研究[D]. 吴朝阳.湖南大学 2015
硕士论文
[1]降水对深基坑支护结构及地表沉降的影响分析[D]. 胡鑫.东北大学 2013
本文编号：3306485
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3306485.html
