膨胀土地区基坑支护设计及数值模拟研究

发布时间：2017-05-14 15:04

  本文关键词：膨胀土地区基坑支护设计及数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几年来国家建设飞速发展,城市人口越来越多,为此城市圈在不断的扩大。面对人口的庞大和城市土地的有限的问题,高楼大厦成为了充分有效利用城市空间的主要手段,地铁交通也成为了解决城市拥堵的主要交通工具,而几乎所有的高楼大厦与地铁项目的建设都离不开深基坑的支护设计与施工。相对与上部的主体结构工程,深基坑支护工程要复杂的多,基坑支护方案的选择不仅要考虑到当时当地的地质水文条件,还要顾及周边的建筑与基础设施的情况。深基坑支护工程是一个临时性的工程,但是却直接关系到后续工程能否顺利进行,更关系到生命财产,其重要性不容忽视。但是深基坑工程在很多情况下都是在城市市中心进行,周边建筑物一般比较密集,而且多处会设有城市管道,施工场地狭小,给基坑支护的设计与施工都带来不小的困难,极大的影响了基坑施工的安全和周围环境的保护,尤其是土质不良地段会给工程带来极大安全隐患。合肥地处江淮之间,是典型的膨胀土多覆盖的地区。膨胀土是一种遇水膨胀、失水收缩特殊性粘土,在膨胀土中进行基坑开挖,处置不当会给工程造成极大的危害。本次论文以合肥某建筑大楼两层地下室的深基坑工程为背景,分析工程的水文地质条件和周围环境,找出膨胀土中造成工程安全隐患的危险源,进而初步设计基坑的支护方案,借用理正深基坑软件和ANSYS有限元分析软件对初步设计进行验证和开挖模拟,将开挖模拟与实测数据进行对比,说明ANSYS在模拟基坑开挖中的可行性,以及论证在膨胀土中所采取的支护手段的可用性,进而提出保证深基坑安全的具体措施。通过此次论文,更加熟练了对膨胀土这一特殊岩土的理解,掌握了深基坑支护的相关计算方法和原理,也熟悉了对软件的运动,充分锻炼了自己解决实际问题的能力,对自己今后的工作和学习都将是很大的帮助,此论文同样对以后相似的工程项目有借鉴作用。
【关键词】：深基坑 膨胀土 支护设计 基坑位移 模拟开挖
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU473
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 引言14-16
• 1 绪论16-26
• 1.1 研究背景及研究意义16-18
• 1.1.1 研究背景16-18
• 1.1.2 研究意义18
• 1.2 深基坑工程概述18-20
• 1.2.1 基坑工程支护体系的概念18-19
• 1.2.2 深基坑工程的主要特点19-20
• 1.3 国内外研究现状20-23
• 1.3.1 国外发展与现状20-21
• 1.3.2 国内发展与现状21-23
• 1.4 本次课题研究的主要内容及方法23-26
• 1.4.1 本次课题研究的主要内容23-24
• 1.4.2 主要研究方法24-26
• 2 膨胀土特性及其对周围环境的影响26-34
• 2.1 膨胀土的膨胀变形机理26-29
• 2.1.1 膨胀土的工程特性26-28
• 2.1.2 膨胀土胀缩变形特性及其影响因素28-29
• 2.2 合肥地区的膨胀土质——老粘土的工程特性29-34
• 2.2.1 老粘土的特性29-30
• 2.2.2 合肥地区膨胀土的膨胀性质30-32
• 2.2.3 膨胀土对周边的影响及需采取的措施32-34
• 3 膨胀土中基坑支护方案的选择34-46
• 3.1 工程概况及工程地质条件34-36
• 3.1.1 工程概况及周边环境34-35
• 3.1.2 基坑工程地质条件35
• 3.1.3 水文地质条件35-36
• 3.2 常用基坑支护体系及各自适用范围36-40
• 3.2.1 基坑支护结构需要满足的各项要求36-37
• 3.2.2 基坑常用的支护形式和其适用条件37-40
• 3.3 基坑支护形式的比选原则及拟采用的支护方案40-45
• 3.3.1 基坑支护形式的比选原则40-42
• 3.3.2 拟采用的基坑支护方案42-45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 理正深基坑7.0F-SPW对支护结构的计算46-66
• 4.1 理正深基坑设计软件的简要介绍46
• 4.2 土钉墙支撑体系验算46-52
• 4.2.1 钉墙支护结构设计的内容46-47
• 4.2.2 土钉抗拉承载力验算47-49
• 4.2.3 土钉墙内部稳定性验算49-50
• 4.2.4 土钉墙外部稳定性验算50-52
• 4.3 桩锚支护的验算52-64
• 4.3.1 被动土压力52-53
• 4.3.2 弹性计算方法中的“m”法、“K”法、“c”法53-55
• 4.3.3 工程详细勘察情况55-56
• 4.3.4 设计条件参数56
• 4.3.5 嵌固深度的计算56-57
• 4.3.6 稳定计算57-58
• 4.3.7 验算结果分析58-64
• 4.4 支护结构施工的一般原则64
• 4.5 本章小结64-66
• 5 深基坑支护体系的ANSYS有限元模拟66-82
• 5.1 ANSYS有限元软件的介绍66-67
• 5.2 ANSYS模拟深基坑开挖的理论基础67-80
• 5.2.1 材料模型67-68
• 5.2.2 接触面的处理68-69
• 5.2.3 模型尺寸的确定69-70
• 5.2.4 土体的D-P准则70
• 5.2.5 生死单元的处理70-71
• 5.2.6 开挖前初始地应力的模拟71-73
• 5.2.7 基坑开挖位移模拟73-76
• 5.2.8 基坑开挖的土层应力分布76-79
• 5.2.9 基坑模拟与实测位移对比79-80
• 5.3 本章小结80-82
• 6 结论与展望82-84
• 6.1 结论82
• 6.2 展望82-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-90
• 作者简介90

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