深基坑工程若干土力學(xué)問題研究.pdf

1、目前，我國已經(jīng)進(jìn)入了新的地下空間開發(fā)時(shí)代。隨著人們對工程問題認(rèn)識(shí)的深入和理論研究發(fā)展，基坑工程課題出現(xiàn)了許多新研究方向，但是對原來課題的再認(rèn)識(shí)一刻也未停止。 本文針對基坑工程涉及的土壓力、變形數(shù)值模擬和溫度升降對支撐軸力影響這三個(gè)問題進(jìn)行了深入研究。 第1章總結(jié)了目前基坑工程的研究現(xiàn)狀。 第2章對于無黏性土提出了一種考慮土拱效應(yīng)的被動(dòng)土壓力解析式，以及考慮土拱效應(yīng)土壓力的統(tǒng)，一解析式。 第3章通過改進(jìn)的基

2、坑分區(qū)變形理論，把雙曲線土壓力模型和Duncan-Chang模型聯(lián)系起來，可以確定基坑開挖時(shí)位移和土壓力的關(guān)系。將雙曲線土壓力模型應(yīng)用于錨碇結(jié)構(gòu)：基于Mindlin彈性解求解了雙曲線土壓力模型中的初始剛度；采用Log Spiral理論計(jì)算該模型中的破壞應(yīng)力，并且考慮三維效應(yīng)修正。 第4章基于Duncan-Chang模型的思想，摒棄Kondner的雙曲線假定，建立了改進(jìn)切線模量的非線性彈性模型?；贏BAQUS的用戶子程序二次開發(fā)

3、模塊，編寫了相應(yīng)的數(shù)值程序，用該程序研究了溫州某基坑工程開挖引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。 第5章基于Winkler彈性地基梁模型，對于多層支撐深基坑工程，建立了兩種溫度升降時(shí)各層支撐軸力變化的簡化計(jì)算方法。 第6章總結(jié)了本文的研究內(nèi)容，并提出有意義的研究方向。 通過理論分析和算例表明： (1)考慮土拱效應(yīng)的側(cè)向土壓力系數(shù)和傳統(tǒng)側(cè)向土壓力系數(shù)存在區(qū)別，該側(cè)向土壓力系數(shù)和主應(yīng)力旋轉(zhuǎn)角有關(guān)。考慮土拱效應(yīng)的水平向土壓

4、力分布更加接近實(shí)測值，并且合力作用點(diǎn)不同于傳統(tǒng)土壓力理論。隨著墻土界面摩擦角δ減小，主動(dòng)、被動(dòng)土壓力合力作用點(diǎn)位置分別從墻上部、下部無限接近墻高H/3處。 (2)考慮土拱效應(yīng)的水平向被動(dòng)土壓力分布沿?fù)鯄Ω逪，上部土壓力較小，底部較大。當(dāng)墻土摩擦角δ從0增大到φ時(shí)，被動(dòng)土壓力分布從線性變?yōu)榉蔷€性，并且擋墻上部土壓力越小，而靠近擋墻底部土壓力越大。當(dāng)墻土摩擦角δ等于0時(shí)，此時(shí)沒有土拱效應(yīng)發(fā)生，被動(dòng)土壓力符合Coulomb理論。

5、 (3)通過改進(jìn)的基坑變形分區(qū)理論，從新把雙曲線土壓力模型和Duncan-Chang本構(gòu)模型聯(lián)系起來?；娱_挖實(shí)例表明，該土壓力模型計(jì)算結(jié)果能反映基坑開挖過程中，主動(dòng)區(qū)和被動(dòng)區(qū)土壓力的隨開挖位移變化關(guān)系.“m”法、“k”法和“c”法中的地基抗力系數(shù)m、k'和c'都是一個(gè)變化的值，其影響因素有：初始地基反力系數(shù)(如：mmax)、應(yīng)力破壞比Rf、破壞應(yīng)力pf、支擋結(jié)構(gòu)位移u和深度z，其中初始地基反力系數(shù)影響最大。 (4)對于基坑工

6、程中的錨碇結(jié)構(gòu)，可以用雙曲線土壓力模型反映錨碇板所受荷載和位移的關(guān)系。該雙曲線土壓力模型中：用Mindlin解積分的矩形區(qū)域受水平均布荷載時(shí)水平向位移彈性解，來定義初始剛度Kmax；采用Log Spiral理論計(jì)算該模型中的破壞應(yīng)力，并且可考慮三維效應(yīng)修正。 (5)改進(jìn)切線模量的彈性非線性模型，不需考慮Kondner的雙曲線假定。該模型數(shù)學(xué)特性良好，參數(shù)概念明確且易于確定，并數(shù)值上容易收斂，易于程序?qū)崿F(xiàn)。通過數(shù)值模擬三軸試驗(yàn)結(jié)果

7、對比表明，改進(jìn)切線模量的彈性非線性模型可以使模擬結(jié)果圍繞在實(shí)測應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系資料周圍，把結(jié)果控制在一定范圍內(nèi)。用該程序模擬具體基坑工程，表明改進(jìn)切線模量的彈性非線性模型可以應(yīng)用于實(shí)踐，并且可以在一定范圍內(nèi)體現(xiàn)巖土工程的求解值。 (6)建立2種可以考慮溫度升降對各層支撐軸力影響的簡化計(jì)算方法，模型可以反映支撐—圍護(hù)結(jié)構(gòu)—土互相協(xié)調(diào)變形的過程。對兩層支撐的例子分析結(jié)果表明，其誤差分別占支撐總軸力的10.4％，7％；多層支撐溫度變化引