深基坑開挖有限元模擬及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究.pdf

1、目前,我國許多大城市都在建設(shè)和規(guī)劃建設(shè)地下工程項(xiàng)目,相應(yīng)地出現(xiàn)了大量的深基坑施工工程問題,而且基坑規(guī)模和深度都在不斷加大,由此產(chǎn)生的城市環(huán)境巖土問題使地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工成為工程建設(shè)中的重點(diǎn)難點(diǎn)問題. 在天津地區(qū)地層軟弱富水的復(fù)雜地質(zhì)條件下,對(duì)地表建筑物林立,地下管網(wǎng)密布,道路交通擁擠的復(fù)雜工程條件而言,進(jìn)行深大基坑施工的難度和風(fēng)險(xiǎn)極大,必須要保證施工安全和環(huán)境安全.因此,研究深大基坑的開挖、降水、支護(hù)體系的安全穩(wěn)定性和周圍土層移

2、動(dòng)的預(yù)測(cè)與治理是確保上述兩個(gè)安全的關(guān)鍵.天津市銅鑼灣廣場(chǎng)基坑工程是典型的深大基坑工程實(shí)例,無論其深度和開挖范圍在本地區(qū)都是不多見的.本文結(jié)合此實(shí)際工程背景進(jìn)行了相關(guān)的研究和分析,在總結(jié)以往研究成果的基礎(chǔ)上,針對(duì)基坑開挖過程中支護(hù)結(jié)構(gòu)受力及坑周土體位移等進(jìn)行了大型現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究,并對(duì)實(shí)際工程分步開挖過程中土的應(yīng)力場(chǎng)、滲流場(chǎng)、位移場(chǎng)以及支護(hù)體系受力和變形進(jìn)行了有限元分析.本文的主要工作如下: 對(duì)天津市銅鑼灣廣場(chǎng)深基坑工程施工進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)

3、實(shí)測(cè),通過對(duì)其雙環(huán)梁支撐體系內(nèi)力和坑周土體深層位移的現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)結(jié)果分析,討論了基坑開挖過程中大直徑雙環(huán)梁結(jié)構(gòu)體系的受力特點(diǎn)以及對(duì)周圍環(huán)境的影響,得到了基坑周邊土體深層位移的變化規(guī)律. 對(duì)銅鑼灣廣場(chǎng)深基坑工程的雙環(huán)梁支護(hù)體系進(jìn)行了非線性有限元模擬,分析時(shí)把土體、圍護(hù)樁和水平環(huán)梁支撐系統(tǒng)看成一個(gè)空間三維整體,同時(shí)考慮了圍護(hù)結(jié)構(gòu)與土體的相互作用,計(jì)算了各種開挖工況下的支護(hù)體系受力和變形情況.通過與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析表明,該

4、支護(hù)型式適合在本地區(qū)深大基坑工程中推廣應(yīng)用. 在基坑開挖分析中考慮應(yīng)力場(chǎng)和滲流場(chǎng)的相互作用,對(duì)比了幾種流固耦合的分析方法,同時(shí)考慮了基坑工程中開挖與降水的不同步問題.分析了基坑底部隆起、地表沉降、土體深層位移及孔隙水壓力與墻體插入深度和止水帷幕滲透性的關(guān)系、開挖深度和周圍土體及墻體位移的關(guān)系、開挖前期降水和打入樁基礎(chǔ)對(duì)基底隆起和地表沉降的影響以及土體模量參數(shù)和開挖順序?qū)邮芰妥冃蔚挠绊?得到了基坑底部隆起、地表沉降、支護(hù)體系

5、變形及孔隙水壓力等主要物理要素在上述幾種不同工況下的變化規(guī)律. 本文圍繞分步開挖過程中深基坑支護(hù)體系與土體應(yīng)力和變形進(jìn)行了較深入的研究,通過將數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明,研究成果和測(cè)試數(shù)據(jù)基本吻合,說明文中研究成果是合理的,起到了施工超前預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)的效果,為實(shí)際工程提供了理論依據(jù)和指導(dǎo),有助于提高深基坑的設(shè)計(jì)水平和安全性,并為類似工程的設(shè)計(jì)、施工和研究豐富和積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn).另外,根據(jù)天津市銅鑼灣廣場(chǎng)工程耦合場(chǎng)