衡水市某深基坑工程的监测与有限元分析

【摘要】：近年来,随着社会进步,科技的发展,城市化建设的不断进行,基坑工程的不断发展,其平面形状和支护方式也越来越复杂,受到的重视程度也越来越大。虽然基坑经过二三十年的迅猛发展,积累了相当丰富的经验,但是由于我国地域面积广阔,不同地区的土质情况相差很大,所以以往的经验不能完全照抄,只能提供一些经验教训。本文的基坑工程实例是位于衡水地区,对该基坑工程进行监测与有限元分析,有效控制基坑变形,使基坑工程即经济又安全,并为今后该地区其他类似工程积累经验。本文针对衡水市某一深基坑的工程实例,运用Midas/GTS有限元软件,建立了土体和支护结构体系的整体三维有限元模型,分析了不同工况下的围护桩墙的侧移和竖向位移、支撑体系的轴力和变形、坑外土的沉降以及坑底土的隆起,并把模拟值与监测值进行了对比分析。最后采用单因素分析方法,通过改变三维有限元模型,分别对土体的本构关系、土体模量、桩墙入土深度及刚度,支撑刚度几方面进行了重点研究。主要结论如下:1.单支撑基坑围护桩墙的水平侧移值总体呈现随桩墙的深度加深而增大的规律。基坑角部附近围护桩墙的位移明显较其它地方小,上部有支撑区域围护桩墙的位移较下部围护桩墙的位移小。在基坑工程的围护桩墙设计中,可以充分利用角部效应明显的特点,适当减小基坑坑角附近的围护桩墙的刚度和入土深度,以节约工程造价。2.基坑坑外土的沉降整体变形趋势是典型的抛物线分布形式,最大值的位置在距离基坑坑壁的0.6倍开挖深度处,且开挖对地面沉降的影响范围是距离基坑坑壁的2~2.5倍基坑开挖深度范围内。坑底土隆起呈现中部大,四周小的特点。3.有限元分析表明:带有内支撑的基坑围护桩墙的侧移值主要受基坑底部土体模量的影响,上部土的土体模量对基坑围护桩墙的侧移值影响很小。4.带有一道顶部内支撑的围护桩墙的顶部水平侧移随支撑刚度的增大而减小,底部水平侧移基本不受支撑刚度的影响,支撑刚度对围护桩墙的水平侧移的影响范围为1倍基坑开挖深度。5.在保证基坑安全的的情况下,继续增加围护桩墙的入土深度对水平侧移值的影响非常小,但对基坑坑底的隆起值影响显著。围护桩墙的刚度在满足安全要求后,随着刚度的增加,围护桩墙的水平侧移减小的幅度变小。上述分析结果表明,合理设计基坑围护桩墙的入土深度,调整围护桩墙和支撑的刚度,使其充分发挥各自作用,将使基坑支护设计进一步优化。
【关键词】：深基坑 有限元法 支护结构 影响因素
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU753