车辆荷载作用下软土深基坑被动区水泥土加固的力学行为分析

发布时间：2019-11-17 00:27

【摘要】：随着我国城市化进程的加快,在市区繁华路段进行深基坑开挖作业已十分常见。深基坑设计已经逐步偏向于对基坑整体变形的控制。基坑工程须在满足基本的强度要求的同时,更要确保邻近建筑物和基础设施的安全。工程实践证明,被动区加固是改善软土基坑土体力学性质的常用方法。而我国现行基坑支护设计就坑顶车辆荷载对基坑稳定性影响考虑不足,使设计偏于不安全。如果在考虑软土基坑被动区加固的同时将车辆荷载作用效应考虑在内,能使基坑设计更为合理。本文运用ABAQUS有限元软件建立了在车辆荷载作用下深基坑开挖被动区加固的二维有限元数值模拟模型。在选取适当车辆荷载模型的条件下,分析了不同加固宽度、加固深度及加固体弹性模量对基坑被动区加固效果的影响,提出了合理的加固设计方案和支护设计建议,为今后的工程设计提供参考。本文对以下几个方面进行了探讨： (1)阐述了被动区加固的加固机理,水泥土力学性质及基坑被动区加固的施工工艺。分析了软土基坑被动区土体的土压力特点,通过有限元计算方法分析对比了加固前后基坑的变形情况。 (2)分析了车辆荷载模型的类型,以车辆荷载的作用对象为依据,选取了适当的车辆荷载模型,建立了考虑车辆荷载作用下的基坑开挖模型。 (3)选取适当的土体本构模型,采用ABAQUS建立二维基坑有限元模型,在考虑车辆荷载作用下,从加固体强度、加固深度、加固宽度等方面进行研究,分析计算结果,归纳被动区加固后力学行为的变化规律,确定软土深基坑被动区水泥土加固的合理设计方案。主要得出以下结论： (1)坑顶车辆荷载对基坑稳定性的不利影响不容忽略。现行基坑支护设计对坑顶车辆荷载的考虑不足,导致设计成果偏于不安全。对软土基坑被动区采用水泥土加固的方法能有效控制基坑变形,防止基坑开挖过程中对周围既有建筑的影响。 (2)同时考虑车辆荷载作用效应和被动区水泥土加固,应优先考虑增大加固深度,可得出更经济高效的加固方案。基坑采用被动区加固时,应将支护结构设计为上部强度低,下部强度高的形式。 (3)在基坑设计中,将车辆荷载取为考虑单轴作用车辆静荷载和附加动荷载的情况偏于安全,也更符合实际情况；而将车辆荷载考虑为均布荷载时(取值应大于同等情况下土质良好的荷载数据),设计会偏于经济。建议要根据工程的实际情况,选择合理的车辆荷载形式,才能既经济又安全。
【图文】：

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【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU753;TU43

【参考文献】