樁撐支護深基坑大變形固結(jié)有限元分析.pdf

1、我國城市建設(shè)過程中土體開挖對周圍環(huán)境的不利影響和引起的公共危害問題日益突出，如廣州等沿海沿江地區(qū)普遍存在大范圍的深厚軟黏土，在這些地區(qū)進行新（擴）建公路或鐵路、基坑開挖、工業(yè)和民用建筑地基處理的時候，通常會遇到開挖土體發(fā)生大變形從而影響原有支護結(jié)構(gòu)安全的情況。隨著廣州軌道交通、地下空間建設(shè)的加速，對地下工程的安全與設(shè)計也提出了更高要求。本文在分析研究大變形的相關(guān)資料和前人研究成果的基礎(chǔ)上，對平面梁單元的修正拉格朗日描述(Updated

2、Lagrangian，簡稱U.L.描述)以及完全拉格朗目描述（Total Lagrangian，簡稱T.L.描述）的表達式進行推導(dǎo)，并運用大型通用有限元軟件ABAQUS對樁撐支護結(jié)構(gòu)進行大變形有限元分析。本文的主要研究內(nèi)容包括:
　　 (1)闡述廣州地區(qū)軟土的分布特點和工程特點，總結(jié)廣州地區(qū)軟土的物理、力學(xué)性能指標(biāo)，為ABAQUS數(shù)值模擬中的模型參數(shù)選取提供參考依據(jù)和對照。
　　 (2)闡述基坑大變形分析的基礎(chǔ)理論、U.

3、L.描述的Biot固結(jié)理論以及樁撐支護結(jié)構(gòu)中支撐桿單元的U.L.和T.L.的有限元的矩陣表達式，最后推導(dǎo)了把樁作為平面梁單元的U.L.和T.L.描述下的有限元矩陣表達式。
　　 (3)介紹了ABAQUS軟件及其在巖土工程中的應(yīng)用，簡要討論了彈性模型（線彈性模型、多孔介質(zhì)模型，鄧肯-張模型）和塑性模型（莫爾-庫侖模型，修正劍橋模型）的適應(yīng)范圍和條件，并對某基坑算例采用不同的模型（線彈性模型、鄧肯-張模型、莫爾庫侖模型以及修正劍橋模

4、型）進行大小變形分析，著重對四者的大小變形的特點和差異性進行研究。
　　 (4)將某基坑算例的簡化三維模型的大變形分析計算結(jié)果與典型平面應(yīng)變模型的分析計算結(jié)果進行對比分析，驗證采用簡化三維模型分析的可靠性。采用簡化三維模型對某基坑算例進行考慮滲流作用的大變形分析，主要分析了樁撐支護基坑在土體開挖過程中的位移場分布、孔壓分布和支護樁彎矩變化規(guī)律，探討了樁撐支護基坑開挖過程中的時間效應(yīng)，最后分析土體的滲透系數(shù)、土中有無滲流以及支撐材