某深基坑工程施工监测及数值模拟研究

发布时间：2017-05-03 00:07

  本文关键词：某深基坑工程施工监测及数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国经济发展,城市建设中各种市政项目与建筑工程也得到大力发展,深基坑工程不断增加。在工程实践中,由于设计和施工不当导致的事故时有发生,造成了重大的经济损失和人员伤亡,因此,对深基坑工程进行现场监测及数值模拟分析,确保深基坑工程安全稳定是十分必要的。本文以合肥实际深基坑工程为背景,采用理论分析、现场监测和非线性有限元分析软件MIDAS/GTS数值模拟相结合的方法,研究了“围护墙+内支撑”支护方案下深基坑及支护结构的变形、内力和周围地表沉降等规律,为实际工程项目作借鉴和参考。本文的主要研究内容如下:(1)对深基坑支护结构的类型、变形机理、影响因素、计算理论及研究现状进行了分析和研究。(2)以合肥实际深基坑工程实例为背景,确定了该深基坑的监测内容、监测点的布设、监测方案和实施细则,对实际基坑的监测数据进行整理,分析了深基坑及支护结构的变形、内力、周围地表沉降等变化规律。(3)运用有限元软件MIDAS/GTS建立了深基坑的三维模型,并对深基坑数值模拟,将模拟结果与监测结果进行对比,两者基本吻合,均在稳定安全范围内。研究结果表明:随着开挖深度的增加,侧向位移最大值不断下移,支护结构位移曲线由近似直线逐渐转变为抛物线型曲线;基坑周边地表沉降初期缓慢,中期沉降加快,后期趋于稳定;坑底隆起最大值发生在坑底中部,呈现出“中间大、两边小”的分布。(4)利用该数值模型,进一步研究了土体抗剪强度指标(粘聚力和内摩擦角)、围护墙厚度及其嵌固深度对支护结构稳定性的影响规律,结果表明:增大土体抗剪强度,对于约束支护结构的变形有着非常好的效果,但当增加到一定量时,约束效果不明显;增大围护墙厚度和嵌入深度有利于减小围护结构的变形,但当两者达到一定程度时,减小变形效果有限,同时大幅增大了成本,因而在保证结构稳定的前提下注意节约成本。
【关键词】：深基坑 现场监测 MIDAS/GTS 数值模拟
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU753
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 本课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国内研究现状11-13
• 1.2.2 国外研究现状13-14
• 1.3 本文的学术构想与思路、主要研究内容及研究方法14-16
• 1.3.1 学术构想与思路14
• 1.3.2 主要研究内容及研究方法14-16
• 第二章 深基坑工程支护设计基本理论16-33
• 2.1 基坑开挖方式16-17
• 2.1.1 无支护基坑开挖16
• 2.1.2 有支护基坑开挖16-17
• 2.2 基坑支护工程设计的原则和内容17
• 2.3 开挖及支护结构的类型17-22
• 2.3.1 放坡开挖17
• 2.3.2 土钉墙17-18
• 2.3.3 水泥土重力式挡土墙18-19
• 2.3.4 地下连续墙19-20
• 2.3.5 灌注桩排桩支护20
• 2.3.6 钢板桩20-21
• 2.3.7 内支撑支护结构21
• 2.3.8 拉锚式支护结构21-22
• 2.4 土压力基本理论22-27
• 2.4.1 土压力22
• 2.4.2 土压力的类型22-23
• 2.4.3 土压力计算理论23-27
• 2.5 支护结构的破坏类型、变形机理27-30
• 2.5.1 基坑破坏类型分类27-28
• 2.5.2 基坑开挖时支护结构的内力与变形28-29
• 2.5.3 基坑安全与变形控制方法29-30
• 2.5.4 基坑开挖时影响支护结构内力与形变的因素30
• 2.6 基坑围护结构计算方法30-32
• 2.6.1 古典方法30-31
• 2.6.2 解析方法31-32
• 2.6.3 有限元方法32
• 2.7 本章小结32-33
• 第三章 基坑监测数据分析33-50
• 3.1 工程概况介绍33-34
• 3.1.1 工程概述33
• 3.1.2 工程地质条件33-34
• 3.2 监测目的34
• 3.3 监测项目34
• 3.4 监测方案及其实施细则34-38
• 3.4.1 围护结构顶部水平位移34-35
• 3.4.2 支护结构水平位移35-36
• 3.4.3 相邻道路及建筑沉降观测36
• 3.4.4 支撑结构内力36-37
• 3.4.5 土压力37-38
• 3.5 预警值38-39
• 3.6 监测结果分析39-48
• 3.6.1 围护结构顶部水平位移39-41
• 3.6.2 支护结构水平位移41-43
• 3.6.3 周边地表沉降43-44
• 3.6.4 支撑结构内力44-46
• 3.6.5 土压力46-48
• 3.7 小结48-50
• 第四章 深基坑数值模拟分析50-71
• 4.1 MIDAS/GTS软件介绍50-52
• 4.1.1 MIDAS/GTS的主要功能特点50-51
• 4.1.2 MIDAS/GTS操作流程51-52
• 4.2 有限元模型的建立52-58
• 4.2.1 本构模型的选取52
• 4.2.2 几何参数选取52
• 4.2.3 模型材料属性选取52-54
• 4.2.4 网格划分及边界条件54-56
• 4.2.5 施工阶段的定义56-58
• 4.3 计算结果分析58-66
• 4.3.1 支护结构水平位移58-60
• 4.3.2 地表沉降分析60-61
• 4.3.3 坑底隆起分析61-63
• 4.3.4 内支撑轴力分析63-66
• 4.4 影响围护结构变形的因素分析66-70
• 4.4.1 土体抗剪强度指标对支护结构变形的影响66-68
• 4.4.2 地连墙厚度对支护结构的影响68-69
• 4.4.3 墙体嵌固深度对支护结构的影响69-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第五章 结论与展望71-73
• 5.1 结论71
• 5.2 展望71-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 附录:攻读硕士学位期间发表的论文77

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本文编号：341949