膨胀土地区深基坑支护结构稳定性分析及优化设计
发布时间：2022-09-27 19:35
随着城市轨道交通和高大建筑物工程的高速发展,深基坑工程也随之不断出现,而基坑工程的稳定性直接关系到人民的生命财产,那么保证基坑工程的安全稳定性也显得极为重要。特别是遇到膨胀土地质条件时,将会给基坑工程造成极大的安全隐患。由于受到降雨等外部环境的影响,基坑周围土体吸水膨胀,在基坑支护结构上形成水平膨胀力,降低了基坑支护结构的安全稳定性。本文以合肥地铁5号线四川路站深基坑工程为研究背景。首先,通过现场基坑监测获得大量监测数据并加以分析,得到基坑开挖过程中各工况的监测数据变化规律,初步判断出膨胀力对基坑支护结构的影响作用。然后,通过运用ANSYS和Midas GTS/NX有限元软件模拟基坑开挖过程,得到考虑膨胀力和不考虑膨胀力两种情况下的桩体变形和支撑内力模拟值。最后,将模拟值与现场监测数据进行对比分析得出相关结论,从而进一步论证膨胀力的存在对基坑支护结构稳定性的影响作用大小。同时,通过理正深基坑软件分别计算不同桩长、桩径和桩间距时的桩体变形值,分析比较后得出对桩体变形影响最大的支护结构设计参数,为以后同类型基坑支护结构的设计方案优化提供一定的参考作用。通过本文的分析研究得出相关结论:（1）...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 膨胀土特性研究现状
1.2.2 膨胀土基坑支护结构研究现状
1.2.3 膨胀土基坑监测研究现状
1.2.4 膨胀土基坑数值模拟研究现状
1.3 研究内容、方法及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法及技术路线
1.4 本章小结
2 基坑支护结构设计计算理论分析
2.1 土压力计算理论
2.1.1 库伦土压力计算理论
2.1.2 朗肯压力计算理论
2.2 基坑排桩支护结构设计计算
2.3 基坑稳定性分析
2.3.1 整体稳定性验算
2.3.2 抗倾覆、抗水平滑移稳定性分析
2.4 本章小结
3 工程概况及基坑监测
3.1 基坑工程概况
3.2 基坑监测方案
3.2.1 监测范围和工程监测等级
3.2.2 基准点、监测点的布设及保护
3.2.3 监测点数量统计
3.2.4 监测方法
3.3 现场监测数据分析
3.3.1 桩顶水平位移现场监测数据分析
3.3.2 桩体深层水平位移现场监测数据分析
3.3.3 钢支撑轴力现场监测数据分析
3.4 本章小结
4 膨胀土地区深基坑开挖数值模拟
4.1 膨胀力加载模型及取值大小的确定
4.1.1 膨胀力加载模型的确定
4.1.2 膨胀力取值大小的确定
4.2 运用ANSYS有限元软件进行基坑开挖数值模拟
4.2.1 ANSYS有限元软件简介
4.2.2 基坑开挖模型的建立
4.2.3 不考虑膨胀力情况下的基坑开挖数值模拟结果分析
4.2.4 考虑膨胀力情况下的基坑开挖数值模拟结果分析
4.3 运用Midas GTS/NX有限元软件进行基坑开挖数值模拟
4.3.1 Midas GTS/NX有限元软件介绍
4.3.2 三维基坑开挖模型的建立
4.3.3 不考虑膨胀力情况下的基坑开挖数值模拟结果分析
4.3.4 考虑膨胀力情况下的基坑开挖数值模拟结果分析
4.4 本章小结
5 膨胀土地区深基坑支护结构稳定性分析
5.1 桩顶水平位移模拟值与现场监测值对比分析
5.2 桩体深层水平位移模拟值与现场监测值的对比分析
5.3 钢支撑轴力模拟值与现场监测值对比分析
5.4 本章小结
6 膨胀土地区深基坑支护结构设计优化
6.1 理正深基坑支护设计软件简介及其理论基础
6.2 理正软件计算时膨胀力的加载方法
6.3 不同桩长情况下的桩体变形规律分析
6.4 不同桩径情况下的桩体变形规律分析
6.5 不同桩间距情况下的桩体变形规律分析
6.6 本章小结
结论及展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]膨胀土场地基坑支护设计施工措施[J]. 刘克文,阮永芬,贾荣谷,丁海涛,黄春丽. 结构工程师. 2017(03)
[2]膨胀土附加应力场对深基坑土压力的影响[J]. 晁峰,王明年,舒东利,于丽. 中南大学学报(自然科学版). 2016(09)
[3]深基坑工程中膨胀力设计取值分析[J]. 许亚军. 隧道建设. 2016(04)
[4]膨胀土地层地铁车站基坑围护结构受力与变形分析[J]. 徐仁中,袁顺德. 铁道建筑. 2016(02)
[5]膨胀土地层地铁车站基坑围护结构稳定性探讨[J]. 杨圣春,许有俊,孙海枫. 铁道建筑. 2015(11)
[6]成都地铁7号线膨胀土基坑支护设计[J]. 周欢,王佳庆,詹谷益. 铁道建筑. 2015(07)
[7]安徽省膨胀土的中微观结构研究[J]. 赵彤,崔可锐,周阳. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2014(07)
[8]武汉地铁深基坑围护结构钢支撑轴力研究[J]. 郭利娜,胡斌,李方成,徐海清. 地下空间与工程学报. 2013(06)
[9]成都膨胀土(岩)地区地铁深基坑围护桩体系设计探讨[J]. 王佳庆,徐茂华. 路基工程. 2013(03)
[10]膨胀土地区地铁深基坑设计研究[J]. 王博. 铁道建筑技术. 2013(02)
博士论文
[1]膨胀土工程特性与处治技术研究[D]. 陈善雄.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]深基坑支护方案优化设计及有限元分析[D]. 彭鹏.大连理工大学 2016
[2]成都地区膨胀土基坑悬臂桩支护设计理论及设计方法研究[D]. 纪智超.长安大学 2016
[3]悬臂排桩支护膨胀土基坑边坡优化设计[D]. 梁作显.西南交通大学 2015
[4]合肥膨胀土地层明挖地铁车站两阶段施工关键技术研究[D]. 刘璐.西南交通大学 2015
[5]膨胀土膨胀性与收缩性的对比试验研究[D]. 章李坚.西南交通大学 2014
[6]深基坑工程变形与支护相互作用研究[D]. 华根勇.安徽理工大学 2012
[7]微型桩加固膨胀土滑坡机理研究[D]. 刘雁冰.西安工业大学 2012
[8]带斜撑h形抗滑桩结构的研究与分析[D]. 陆兆成.华南理工大学 2011
[9]深基坑支护设计及稳定性数值模拟分析[D]. 何敏.贵州大学 2008
本文编号：3681490
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 膨胀土特性研究现状
1.2.2 膨胀土基坑支护结构研究现状
1.2.3 膨胀土基坑监测研究现状
1.2.4 膨胀土基坑数值模拟研究现状
1.3 研究内容、方法及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法及技术路线
1.4 本章小结
2 基坑支护结构设计计算理论分析
2.1 土压力计算理论
2.1.1 库伦土压力计算理论
2.1.2 朗肯压力计算理论
2.2 基坑排桩支护结构设计计算
2.3 基坑稳定性分析
2.3.1 整体稳定性验算
2.3.2 抗倾覆、抗水平滑移稳定性分析
2.4 本章小结
3 工程概况及基坑监测
3.1 基坑工程概况
3.2 基坑监测方案
3.2.1 监测范围和工程监测等级
3.2.2 基准点、监测点的布设及保护
3.2.3 监测点数量统计
3.2.4 监测方法
3.3 现场监测数据分析
3.3.1 桩顶水平位移现场监测数据分析
3.3.2 桩体深层水平位移现场监测数据分析
3.3.3 钢支撑轴力现场监测数据分析
3.4 本章小结
4 膨胀土地区深基坑开挖数值模拟
4.1 膨胀力加载模型及取值大小的确定
4.1.1 膨胀力加载模型的确定
4.1.2 膨胀力取值大小的确定
4.2 运用ANSYS有限元软件进行基坑开挖数值模拟
4.2.1 ANSYS有限元软件简介
4.2.2 基坑开挖模型的建立
4.2.3 不考虑膨胀力情况下的基坑开挖数值模拟结果分析
4.2.4 考虑膨胀力情况下的基坑开挖数值模拟结果分析
4.3 运用Midas GTS/NX有限元软件进行基坑开挖数值模拟
4.3.1 Midas GTS/NX有限元软件介绍
4.3.2 三维基坑开挖模型的建立
4.3.3 不考虑膨胀力情况下的基坑开挖数值模拟结果分析
4.3.4 考虑膨胀力情况下的基坑开挖数值模拟结果分析
4.4 本章小结
5 膨胀土地区深基坑支护结构稳定性分析
5.1 桩顶水平位移模拟值与现场监测值对比分析
5.2 桩体深层水平位移模拟值与现场监测值的对比分析
5.3 钢支撑轴力模拟值与现场监测值对比分析
5.4 本章小结
6 膨胀土地区深基坑支护结构设计优化
6.1 理正深基坑支护设计软件简介及其理论基础
6.2 理正软件计算时膨胀力的加载方法
6.3 不同桩长情况下的桩体变形规律分析
6.4 不同桩径情况下的桩体变形规律分析
6.5 不同桩间距情况下的桩体变形规律分析
6.6 本章小结
结论及展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]膨胀土场地基坑支护设计施工措施[J]. 刘克文,阮永芬,贾荣谷,丁海涛,黄春丽. 结构工程师. 2017(03)
[2]膨胀土附加应力场对深基坑土压力的影响[J]. 晁峰,王明年,舒东利,于丽. 中南大学学报(自然科学版). 2016(09)
[3]深基坑工程中膨胀力设计取值分析[J]. 许亚军. 隧道建设. 2016(04)
[4]膨胀土地层地铁车站基坑围护结构受力与变形分析[J]. 徐仁中,袁顺德. 铁道建筑. 2016(02)
[5]膨胀土地层地铁车站基坑围护结构稳定性探讨[J]. 杨圣春,许有俊,孙海枫. 铁道建筑. 2015(11)
[6]成都地铁7号线膨胀土基坑支护设计[J]. 周欢,王佳庆,詹谷益. 铁道建筑. 2015(07)
[7]安徽省膨胀土的中微观结构研究[J]. 赵彤,崔可锐,周阳. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2014(07)
[8]武汉地铁深基坑围护结构钢支撑轴力研究[J]. 郭利娜,胡斌,李方成,徐海清. 地下空间与工程学报. 2013(06)
[9]成都膨胀土(岩)地区地铁深基坑围护桩体系设计探讨[J]. 王佳庆,徐茂华. 路基工程. 2013(03)
[10]膨胀土地区地铁深基坑设计研究[J]. 王博. 铁道建筑技术. 2013(02)
博士论文
[1]膨胀土工程特性与处治技术研究[D]. 陈善雄.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]深基坑支护方案优化设计及有限元分析[D]. 彭鹏.大连理工大学 2016
[2]成都地区膨胀土基坑悬臂桩支护设计理论及设计方法研究[D]. 纪智超.长安大学 2016
[3]悬臂排桩支护膨胀土基坑边坡优化设计[D]. 梁作显.西南交通大学 2015
[4]合肥膨胀土地层明挖地铁车站两阶段施工关键技术研究[D]. 刘璐.西南交通大学 2015
[5]膨胀土膨胀性与收缩性的对比试验研究[D]. 章李坚.西南交通大学 2014
[6]深基坑工程变形与支护相互作用研究[D]. 华根勇.安徽理工大学 2012
[7]微型桩加固膨胀土滑坡机理研究[D]. 刘雁冰.西安工业大学 2012
[8]带斜撑h形抗滑桩结构的研究与分析[D]. 陆兆成.华南理工大学 2011
[9]深基坑支护设计及稳定性数值模拟分析[D]. 何敏.贵州大学 2008
本文编号：3681490
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