粉质粘土深基坑地下连续墙力学效应分析及优化设计

发布时间：2017-05-12 05:01

  本文关键词：粉质粘土深基坑地下连续墙力学效应分析及优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：以太原市某一深基坑工程为背景,在分析地形地貌、地层岩性、气象条件的基础上,确定了适宜的围护方式为地下连续墙支护,并研究深基坑采用地下连续墙支护下墙体及基坑的变形特点。本文运用有限差分软件(FLAC3D)对深基坑采用地下连续墙支护形式下分步开挖施工及支护过程进行了详细的分析,建立了基坑开挖三维数值模型,研究基坑土体应力的变化、地下连续墙墙体侧向变形、基坑周围土体沉降及基坑坑底的变形特征。有针对性的研究地下连续墙墙体的插入深度、墙体混凝土强度、墙体厚度等不同对地下连续墙围护形式下深基坑变形效果的影响,对每个影响因素进行优化,并给出各个因素的合理取值范围。研究结果对太原市深基坑后续工程的支护方案的优化和改进具有参考价值。(1)在太原市粉质粘土为主的地层中,深度为15m左右的深基坑工程采用地下连续墙支护形式下,地下连续墙墙体水平位移、周围地表沉降和基坑坑底变形密切相关,均随深基坑逐步开挖其深度的加深变形逐渐增大。(2)深基坑开挖过程中,地下连续墙的最大水平位移与开挖深度和时间关系密切。随着基坑各工况逐层开挖,地下连续墙的水平位移逐渐增大,并且最终变形特征表现为向坑内的“凸出”,与大多数深基坑开挖形态一致。基坑开挖每一层的地下连续墙水平位移曲线几乎相同。(3)随着基坑各工况逐层开挖,基坑周围地表沉降值不断增大,沉降范围也随着各工况逐层开挖逐渐增大。开挖结束后,基坑周围地表沉降形式表现为距离基坑较近处沉降值比较小,在距基坑一定范围处达到最大后逐渐减小。基坑周围地表沉降形式为一个非对称的“凹槽型”。基坑开挖每一层的周围地表沉降曲线几乎相同。(4)通过计算得出太原地区深基坑地下连续墙支护开挖结束后,地下连续墙最大水平位移为30.277mm,最大水平位移为2.3‰的基坑开挖深度。基坑周围地表最大沉降值为11.645mm,是0.89‰的基坑开挖深度,最大沉降值距离基坑边缘约为12m处,最大沉降点在距基坑边缘为0.9倍开挖深度。地下连续墙墙体最大侧向位移与基坑周围地表最大竖向位移之比为2.6。基坑坑底最大隆起量为11.296cm,且随开挖深度的增大隆起量不断增大。坑底变形情况为墙底近处比较小,远处比较大,表现为弹性隆起。(5)经过对地下连续墙围护参数的优化后,在太原区域粉质粘土层中深度为15m左右采用地下连续墙支护的深基坑工程中,其地下连续墙墙体混凝土强度为C30,地下连续墙墙体厚度建议选取600mm,地下连续墙墙体入土深度为0.39h,h为基坑深度。
【关键词】：粉质粘土 深基坑工程 力学分析 模拟效应 优化设计
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU476.3
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 选题背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-23
• 1.2.1 深基坑常用支护结构类型13-18
• 1.2.2 深基坑国内外研究现状18-20
• 1.2.3 地下连续墙围护结构国内外研究现状20-22
• 1.2.4 目前深基坑开挖支护存在的问题22-23
• 1.3 论文研究的主要内容与技术路线23-26
• 1.3.1 研究内容23-24
• 1.3.2 技术路线24-26
• 第二章 粉质粘土深基坑地下连续墙支护机理研究26-38
• 2.1 太原粉质粘土的工程地质特征26-27
• 2.2 粉质粘土地下连续墙支护的变形特点及机理分析27-33
• 2.2.1 地下连续墙墙体的变形27-29
• 2.2.2 基坑坑底隆起29-30
• 2.2.3 基坑周边地表沉降30-31
• 2.2.4 地下连续墙支护基坑的破坏形式31-33
• 2.3 地下连续墙支护设计计算方法33-37
• 2.3.1 极限平衡法33-35
• 2.3.2 弹性地基梁法35-36
• 2.3.3 数值模拟法36-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 深基坑地下连续墙支护力学效应研究38-64
• 3.1 工程背景38-41
• 3.1.1 工程概况38-39
• 3.1.2 地形地貌39
• 3.1.3 场地地基土构成及岩性特征39-40
• 3.1.4 水文地质条件40-41
• 3.2 数值模型建立41-43
• 3.2.1 几何模型41-42
• 3.2.2 本构模型及边界约束42-43
• 3.3 模型计算参数43-46
• 3.3.1 土体参数43-44
• 3.3.2 支护结构参数44-46
• 3.3.3 接触面参数选取46
• 3.4 施工工况46-48
• 3.5 地下连续墙支护效应模拟结果分析48-61
• 3.5.1 最大不平衡力变化特征48-50
• 3.5.2 基坑土体应力变化特征50-52
• 3.5.3 地下连续墙水平位移特征52-55
• 3.5.4 基坑周围土体竖直位移特征55-58
• 3.5.5 基坑坑底隆起特征58-61
• 3.6 本章小结61-64
• 第四章 深基坑地下连续墙支护设计计算优化64-76
• 4.1 墙体混凝土强度对地下连续墙支护效果的影响64-66
• 4.1.1 墙体混凝土强度对围护结构侧向位移的影响65-66
• 4.1.2 墙体混凝土强度对周围地表沉降规律的影响66
• 4.2 墙体厚度对地下连续墙支护效果的影响66-69
• 4.2.1 墙体厚度对围护结构侧向位移的影响67-68
• 4.2.2 墙体厚度对周围地表沉降规律的影响68-69
• 4.3 墙体入土深度对地下连续墙支护效果的影响69-72
• 4.3.1 墙体入土深度对围护结构侧向位移的影响69-71
• 4.3.2 墙体入土深度对周围地表沉降规律的影响71-72
• 4.4 支护优化后基坑变形效应分析72-73
• 4.5 优化后方案与原方案对比分析73-74
• 4.6 本章小结74-76
• 第五章 结论与不足76-80
• 5.1 结论76-77
• 5.2 不足与展望77-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-86
• 附录A：攻读硕士期间发表的学术论文86
• 附录B：攻读硕士期间参与的科研项目86
• 附录C：攻读硕士期间参加的学术会议及进行的学术报告86

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