基坑群中相鄰圍護結構受力變形特性研究.pdf

1、基坑群中相鄰基坑的間距、施工順序、支護方案不盡相同，各單體基坑施工之間的相互影響導致坑間土體和相鄰圍護結構受力狀態(tài)趨于復雜，現有設計分析方法的局限性逐漸突出。因此，有必要開展基坑群中相鄰圍護結構受力變形特性研究，提出坑間有限寬度土體作用下的圍護結構設計分析方法，為工程實踐提供理論依據和技術指導。
　　本文采用理論推導和數值模擬等手段，研究了相鄰圍護結構通過坑間土體相互影響的受力變形特性。探討了基坑間距對土壓力發(fā)展的作用機理和影響規(guī)

2、律；建立了考慮墻土作用和坑間距影響的圍護結構分析方法；實現了考慮小應變條件下土體剛度非線性特征的數值分析方法，最終形成了基坑群相鄰圍護結構設計分析方法。本文主要內容和結論包括：
　　(1)在揭示基坑間距對土壓力影響機理的基礎上，提出了考慮墻后土體寬度的主動土壓力計算方法。采用離散元方法研究了不同寬度土體作用下?lián)跬翂Φ耐翂毫Ψ植继卣?，揭示了坑間距對土壓力影響的機理，即相鄰圍護結構引起坑間土拱效應疊加作用，改變了坑間土體的應力狀態(tài)。由

3、此采用考慮土拱效應的微元體極限平衡分析法，建立坑間土層單元的極限平衡微分方程，得到了包含土體寬度影響的主動土壓力解析解。與離散元和離心機試驗結果的對比分析，驗證了所提出的主動土壓力計算方法的合理性和有效性。
　　(2)實現了有限寬度土體非極限土壓力計算方法，提出了墻體位移和土壓力耦合的荷載結構分析方法。根據離散元數值結果，建立了內摩擦角和墻土摩擦角隨墻體位移發(fā)揮的雙折線模型，結合上述主動土壓力計算公式，形成有限寬度土體非極限土壓力

4、計算方法。基于平面應變假定，建立圍護結構變形微分方程，通過迭代求解，提出了墻體位移和土壓力耦合的荷載結構分析方法，完善了基坑群圍護結構設計方法。與臺北TNEC基坑實測數值對比分析表明，本文的荷載結構分析方法可以有效地預測圍護墻的受力和變形。
　　(3)采用考慮土體小應變剛度特征的數值方法，系統(tǒng)分析了基坑鄰近地下結構和相鄰基坑情況下的圍護結構受力變形規(guī)律和機理。將小應變條件下土體剛度的非線性特征曲線引入到摩爾-庫倫模型中，簡便地實現

5、了對基坑群相互作用的有效模擬。采用上海地區(qū)典型土層參數，研究了基坑群施工過程中基坑間距對相鄰圍護結構受力變形的影響規(guī)律。結果表明：鄰近地下結構的基坑和同時施工的相鄰基坑相互影響的臨界間距為1.5倍開挖深度；先后施工的相鄰基坑臨界間距為3.0倍開挖深度；當坑間距小于臨界間距時，墻后土拱效應的疊加作用降低了坑間土體的應力水平，從而減小開挖引起的圍護結構變形。
　　(4)綜合以上研究成果，形成了考慮基坑群相互影響的圍護結構設計分析方法，

6、給出了設計分析的步驟，明確了關鍵步驟的參數取值依據。工程應用中，第一步，確定支護結構布置方案和各剖面初步設計方案；第二步，根據實際土層參數和開挖深度計算基坑群相互影響的臨界間距；第三步，采用本文的荷載結構分析方法計算圍護結構的內力和變形；第四步，采用考慮土體小應變剛度特征的數值方法開展基坑群相互影響分析；最后，開展現場監(jiān)測，確保施工安全。將本方法用于上海西站基坑群和上海后世博基坑群工程的設計分析，說明了方法的實用性和可操作性。與實測結果