深基坑整体设计法与济南典型地层小应变参数取值研究
发布时间：2021-07-12 08:42
基坑工程是一个三维空间系统,其变形与基坑形状、尺寸、深度、土体与围护结构的动态相互作用密切相关。现有理论和设计方法难以满足基坑深度不断增加的工程决策需要,数值分析成为解决这一问题的重要途径。基坑三维有限元模型、土体本构关系及其参数是基坑数值计算的关键。论文定义了深基坑整体设计方法,明确了适应深基坑应力历史和状态的土体本构模型,建立了济南市区典型地貌单元深基坑工程标准地层,获得了相关土体模型参数与选取方法,采用PLAXIS 3d软件揭示了济南典型地层深基坑变形规律。取得以下进展:（1）针对深基坑或超深基坑全寿命设计、施工、监测、优化决策过程,定义深基坑整体设计方法。它以基坑周边环境变形为导向,以动态、主动调整支护结构为手段,确保基坑支护结构及其周边环境安全。（2）根据年代-成因-岩性的次序,划分了济南市标准地层及其层序,根据已有经验和未来规划,确定济南市区山前冲洪积、山间冲洪积与黄河冲积地貌单元是深基坑三类典型地层。（3）明确HSSM（小应变硬化土本构模型）适合于基坑工程数值分析,确定山前冲洪积、山间冲洪积与黄河冲积三类深基坑典型地层HSSM 13个参数的获得方法:勘察测试、一般经验可得...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１朗肯土压力莫尔圆??根据上述内容，结合土体强度理论，当土体处在极限平衡状态时，所得朗肯??
山东大学硕士学位论文??黏性土主动土压力：凡＝芦尺？－２＜：＾／＾７，ｌ＝ｔａｎＹ４５。－＾＾?（２－１）??黏性土被动土压力：ｐｐ?＝?ｙｚ／：ｐ?＋２ｃ＾?，?＝?ｔａｎ２（４５。＋?＜２＾＞?（２－２）??无黏性土主动土压力：／７ａ?＝?ｙｚ／Ｔａ?（２－３）??无黏性土被动土压力：ｐｐ?＝ｙｚＡ：ｐ?（２－４）??式中：７为墙后填土重度（伙／ｍ３），?ｚ为计算点距地面深度（ｍ），?／：ａ为主动土压??力系数，欠ｐ为被动土压力系数，ｃ为土体粘聚力ａＰａ），ｐ为土体内摩擦角。??在深基坑工程中，朗肯土压力计算值与现场所测实际土压力值经常出现不一??致的情况，如图２．２所示，深基坑工程中围护墙靠近顶部位置的墙体水平位移往往??大于土体位移，两者之间并非紧密接触，从而导致实际主动土压力值小于朗肯理??论计算值。另一方面，深基坑多采用多道支撑或多道锚索支护，其开挖面附近的??围护墙体位移最大，此处土体将最早达到屈服状态，而在墙体底部位移很小，即??使在围护结构失稳的情况下土体仍不能达到被动土压力极限状态。??荷栽??Ｗ／Ａ＾＼＼??＼?＇止土压力??＼?＼?＼?朗肖？主动??＼＼ｙ±ｓｉ?力???际压力??＂鳳＼，??朗肖被动?（Ｖｎｎ＼??±ｓ！＞ｖ?＼、＼、．??图２．２朗肯土压力计算与实测差异％］??由于实际工程中土体并未到达极限状态，一些学者基于朗肯土压力模型或其??他经典模型，提出了改进的土压力模型。梅国雄等［９４．９５】基于现场实测给出了考虑??变形的朗肯土压力模型：??１１??
之间的关系，对经典土压力模型做了积极改动，但此类方法计??算公式一般较为复杂且适用条件限制严格，较大范围推广存在难度。??２．１．２围护结构变形计算??围护结构变形形状与诸多因素有关，其变形总体有两种基本形式，一是悬臂??型，此时围护墙的最大变形发生于基坑顶部，产生这种变形的基坑一般围护结构??刚度很大，基坑开挖深度也有限；二是内凸型，此时围护墙最大位移位于基坑开??挖面附近，通常在开挖面之上。在基坑实际变形中，两类基本变形通常会复合出??现，以此产生了基坑围护结构变形的４种形式如图２．３所示。??＼?＼?７７２！＾??（ａ）?１?（ｂ）?（ｃ）?（ｄ）??图２．３基坑围护结构４类变形［２７］??现有规范、设计手册或软件中，围护墙变形计算常用的模型有两类，如图２．４??所示，（ａ）是完全基于静力平衡的经典模型，（ｂ）是考虑支撑体系内力变化的弹??性地基梁模型，两类模型均假定围护结构处于平面受力状态。??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑边坡不同演化阶段的岩土体抗剪强度参数反分析[J]. 龙赛琼,陈焕美,蒋文鹏,梁栋才,尹小涛. 水利与建筑工程学报. 2020(01)
[2]杭州狭长软土基坑支护侧移规律与解析预测方法研究[J]. 马元,刘亚竞,侯永茂,王立忠,洪义. 隧道建设(中英文). 2019(11)
[3]小应变本构模型在超深大基坑分析中的应用[J]. 宗露丹,徐中华,翁其平,王卫东. 地下空间与工程学报. 2019(S1)
[4]济南地区典型基坑工程信息统计分析[J]. 王国富,路林海,王婉婷,徐前卫,王永吉. 城市轨道交通研究. 2019(08)
[5]基坑倾斜桩支护的变形数值分析[J]. 王恩钰,周海祚,郑刚,何晓佩,杨石飞,魏建华. 岩土工程学报. 2019(S1)
[6]土体小应变剪切模量的现场和室内试验对比及工程应用[J]. 陈少杰,顾晓强,高广运. 岩土工程学报. 2019(S2)
[7]考虑小应变下刚度衰减特征的软土本构模型[J]. 张硕,叶冠林,甄亮,李明广,陈超斌. 上海交通大学学报. 2019(05)
[8]济南典型地层HSS参数选取及适用性研究[J]. 李连祥,刘嘉典,李克金,黄亨利,季相凯. 岩土力学. 2019(10)
[9]基于小应变硬化土模型的基坑开挖对下穿地铁隧道影响的三维数值模拟分析[J]. 温科伟,刘树亚,杨红坡. 工程力学. 2018(S1)
[10]土体小应变刚度特性的试验研究[J]. 顾晓强,陆路通,李雄威,居尚威. 同济大学学报(自然科学版). 2018(03)
博士论文
[1]深基坑桩锚支护内力与变形分析方法及试验研究[D]. 李元勋.兰州理工大学 2016
[2]与基坑开挖过程有关的土体工程特性试验研究[D]. 盛志强.中国建筑科学研究院 2016
[3]深基坑开挖对坑外深层土体及邻近隧道的影响研究[D]. 邓旭.天津大学 2014
[4]考虑应力各向异性土体本构模型及其应用研究[D]. 张坤勇.河海大学 2004
本文编号：3279583
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１朗肯土压力莫尔圆??根据上述内容，结合土体强度理论，当土体处在极限平衡状态时，所得朗肯??
山东大学硕士学位论文??黏性土主动土压力：凡＝芦尺？－２＜：＾／＾７，ｌ＝ｔａｎＹ４５。－＾＾?（２－１）??黏性土被动土压力：ｐｐ?＝?ｙｚ／：ｐ?＋２ｃ＾?，?＝?ｔａｎ２（４５。＋?＜２＾＞?（２－２）??无黏性土主动土压力：／７ａ?＝?ｙｚ／Ｔａ?（２－３）??无黏性土被动土压力：ｐｐ?＝ｙｚＡ：ｐ?（２－４）??式中：７为墙后填土重度（伙／ｍ３），?ｚ为计算点距地面深度（ｍ），?／：ａ为主动土压??力系数，欠ｐ为被动土压力系数，ｃ为土体粘聚力ａＰａ），ｐ为土体内摩擦角。??在深基坑工程中，朗肯土压力计算值与现场所测实际土压力值经常出现不一??致的情况，如图２．２所示，深基坑工程中围护墙靠近顶部位置的墙体水平位移往往??大于土体位移，两者之间并非紧密接触，从而导致实际主动土压力值小于朗肯理??论计算值。另一方面，深基坑多采用多道支撑或多道锚索支护，其开挖面附近的??围护墙体位移最大，此处土体将最早达到屈服状态，而在墙体底部位移很小，即??使在围护结构失稳的情况下土体仍不能达到被动土压力极限状态。??荷栽??Ｗ／Ａ＾＼＼??＼?＇止土压力??＼?＼?＼?朗肖？主动??＼＼ｙ±ｓｉ?力???际压力??＂鳳＼，??朗肖被动?（Ｖｎｎ＼??±ｓ！＞ｖ?＼、＼、．??图２．２朗肯土压力计算与实测差异％］??由于实际工程中土体并未到达极限状态，一些学者基于朗肯土压力模型或其??他经典模型，提出了改进的土压力模型。梅国雄等［９４．９５】基于现场实测给出了考虑??变形的朗肯土压力模型：??１１??
之间的关系，对经典土压力模型做了积极改动，但此类方法计??算公式一般较为复杂且适用条件限制严格，较大范围推广存在难度。??２．１．２围护结构变形计算??围护结构变形形状与诸多因素有关，其变形总体有两种基本形式，一是悬臂??型，此时围护墙的最大变形发生于基坑顶部，产生这种变形的基坑一般围护结构??刚度很大，基坑开挖深度也有限；二是内凸型，此时围护墙最大位移位于基坑开??挖面附近，通常在开挖面之上。在基坑实际变形中，两类基本变形通常会复合出??现，以此产生了基坑围护结构变形的４种形式如图２．３所示。??＼?＼?７７２！＾??（ａ）?１?（ｂ）?（ｃ）?（ｄ）??图２．３基坑围护结构４类变形［２７］??现有规范、设计手册或软件中，围护墙变形计算常用的模型有两类，如图２．４??所示，（ａ）是完全基于静力平衡的经典模型，（ｂ）是考虑支撑体系内力变化的弹??性地基梁模型，两类模型均假定围护结构处于平面受力状态。??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑边坡不同演化阶段的岩土体抗剪强度参数反分析[J]. 龙赛琼,陈焕美,蒋文鹏,梁栋才,尹小涛. 水利与建筑工程学报. 2020(01)
[2]杭州狭长软土基坑支护侧移规律与解析预测方法研究[J]. 马元,刘亚竞,侯永茂,王立忠,洪义. 隧道建设(中英文). 2019(11)
[3]小应变本构模型在超深大基坑分析中的应用[J]. 宗露丹,徐中华,翁其平,王卫东. 地下空间与工程学报. 2019(S1)
[4]济南地区典型基坑工程信息统计分析[J]. 王国富,路林海,王婉婷,徐前卫,王永吉. 城市轨道交通研究. 2019(08)
[5]基坑倾斜桩支护的变形数值分析[J]. 王恩钰,周海祚,郑刚,何晓佩,杨石飞,魏建华. 岩土工程学报. 2019(S1)
[6]土体小应变剪切模量的现场和室内试验对比及工程应用[J]. 陈少杰,顾晓强,高广运. 岩土工程学报. 2019(S2)
[7]考虑小应变下刚度衰减特征的软土本构模型[J]. 张硕,叶冠林,甄亮,李明广,陈超斌. 上海交通大学学报. 2019(05)
[8]济南典型地层HSS参数选取及适用性研究[J]. 李连祥,刘嘉典,李克金,黄亨利,季相凯. 岩土力学. 2019(10)
[9]基于小应变硬化土模型的基坑开挖对下穿地铁隧道影响的三维数值模拟分析[J]. 温科伟,刘树亚,杨红坡. 工程力学. 2018(S1)
[10]土体小应变刚度特性的试验研究[J]. 顾晓强,陆路通,李雄威,居尚威. 同济大学学报(自然科学版). 2018(03)
博士论文
[1]深基坑桩锚支护内力与变形分析方法及试验研究[D]. 李元勋.兰州理工大学 2016
[2]与基坑开挖过程有关的土体工程特性试验研究[D]. 盛志强.中国建筑科学研究院 2016
[3]深基坑开挖对坑外深层土体及邻近隧道的影响研究[D]. 邓旭.天津大学 2014
[4]考虑应力各向异性土体本构模型及其应用研究[D]. 张坤勇.河海大学 2004
本文编号：3279583
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