土釘支護(hù)工作性能的三維數(shù)值分析.pdf

1、土釘支護(hù)技術(shù)是暨支撐式支護(hù)、排式支護(hù)、連續(xù)墻支護(hù)、錨桿支護(hù)之后的又一種有效的支護(hù)技術(shù)，因其經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)固性以及靈活性等方面的突出優(yōu)點(diǎn)，在深基坑支護(hù)中有著廣泛地應(yīng)用。迄今為止，盡管不少學(xué)者對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行過(guò)大量的理論研究，也取得了許多極有價(jià)值的研究成果，并積累了豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但仍存在一些亟待解決的問(wèn)題，如土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、面層土壓力與土釘密度、長(zhǎng)度間的關(guān)系，最佳土釘間距的確定等。以往的數(shù)值分析，多將此類(lèi)問(wèn)題簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變問(wèn)題，不能反映

2、土釘支護(hù)在三維狀態(tài)下的真實(shí)工作性狀。 FLAC3D是三維顯式有限差分程序，由美國(guó)ITASCA公司開(kāi)發(fā)。FLAC3D程序可以模擬巖土或其他材料的三維力學(xué)行為，尤其在材料的彈塑性分析、大變形分析、以及模擬施工過(guò)程方面有其獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)。其內(nèi)置的十種本構(gòu)模型，足以模擬各種巖土材料的屈服、塑性流動(dòng)、軟化直至大變形，并且能夠得到較為實(shí)用、準(zhǔn)確的數(shù)值結(jié)果。FLAC3D所依據(jù)的算法是拉格朗日算法，非常適合于模擬大變形問(wèn)題。本文的數(shù)值分析中采用FL

3、AC3D程序中的Cable等單元模擬土釘。 本文主要結(jié)合工程實(shí)例，并輔以數(shù)值分析，詳細(xì)研究了基坑土釘支護(hù)的變形和強(qiáng)度等工作性能?，F(xiàn)將所做的工作介紹如下： (1)首先在參閱大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上對(duì)土釘支護(hù)的形成發(fā)展、研究現(xiàn)狀以及理論成果作了較全面的論述。 (2)簡(jiǎn)述了土釘支護(hù)的工作機(jī)理、破壞模式以及設(shè)計(jì)方法，為下一步進(jìn)行數(shù)值分析提供了理論基礎(chǔ)。 (3)數(shù)值分析中，計(jì)算模型建立的合適與否、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)是否可靠直接關(guān)

4、系著模擬結(jié)果的準(zhǔn)確程度和可信程度。因此在建立模型初期，本文對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行了詳盡的分析整理，參考了大量相關(guān)文獻(xiàn)以獲得理論支持。對(duì)似粘聚力、釘土界面粘結(jié)力等參數(shù)的選取作了較為詳細(xì)的分析。 (4)利用FLAC3D程序模擬工程的逐步開(kāi)挖支護(hù)過(guò)程，計(jì)算得到每步開(kāi)挖與支護(hù)的水平位移、垂直位移與土釘拉力的數(shù)值，并對(duì)其進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明：最大水平位移發(fā)生在基坑坡頂，最大垂直位移發(fā)生在開(kāi)挖面靠近坡頂處；下層土體的開(kāi)挖對(duì)上層臨空面有較大影響，臨

5、空面上的水平位移與垂直位移會(huì)同時(shí)發(fā)生突變；每一步開(kāi)挖造成的水平位移與垂直位移的變化大致相同；背離開(kāi)挖面的距離達(dá)到開(kāi)挖深度的兩倍時(shí)，基坑的水平位移與垂直位移基本減至接近于零。 (5)各步開(kāi)挖中土釘拉力的變化基本一致，支護(hù)面中部土釘拉力較大，上下部位的土釘拉力較?。幻恳徊介_(kāi)挖時(shí)，其上一排的土釘拉力增幅最大，而后會(huì)逐漸趨于穩(wěn)定；當(dāng)基坑開(kāi)挖、支護(hù)到臨界直立高度以下時(shí)，如遇軟弱夾層，分布開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)及時(shí)設(shè)置土釘，否則會(huì)因基坑暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)