深基坑開挖有限元模擬及現(xiàn)場實測研究.pdf

1、目前,我國許多大城市都在建設和規(guī)劃建設地下工程項目,相應地出現(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構的設計施工成為工程建設中的重點難點問題. 在天津地區(qū)地層軟弱富水的復雜地質(zhì)條件下,對地表建筑物林立,地下管網(wǎng)密布,道路交通擁擠的復雜工程條件而言,進行深大基坑施工的難度和風險極大,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、支護體系的安全穩(wěn)定性和周圍土層移

2、動的預測與治理是確保上述兩個安全的關鍵.天津市銅鑼灣廣場基坑工程是典型的深大基坑工程實例,無論其深度和開挖范圍在本地區(qū)都是不多見的.本文結合此實際工程背景進行了相關的研究和分析,在總結以往研究成果的基礎上,針對基坑開挖過程中支護結構受力及坑周土體位移等進行了大型現(xiàn)場實測研究,并對實際工程分步開挖過程中土的應力場、滲流場、位移場以及支護體系受力和變形進行了有限元分析.本文的主要工作如下: 對天津市銅鑼灣廣場深基坑工程施工進行了現(xiàn)場

3、實測,通過對其雙環(huán)梁支撐體系內(nèi)力和坑周土體深層位移的現(xiàn)場施工監(jiān)測和數(shù)據(jù)結果分析,討論了基坑開挖過程中大直徑雙環(huán)梁結構體系的受力特點以及對周圍環(huán)境的影響,得到了基坑周邊土體深層位移的變化規(guī)律. 對銅鑼灣廣場深基坑工程的雙環(huán)梁支護體系進行了非線性有限元模擬,分析時把土體、圍護樁和水平環(huán)梁支撐系統(tǒng)看成一個空間三維整體,同時考慮了圍護結構與土體的相互作用,計算了各種開挖工況下的支護體系受力和變形情況.通過與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的對比分析表明,該

4、支護型式適合在本地區(qū)深大基坑工程中推廣應用. 在基坑開挖分析中考慮應力場和滲流場的相互作用,對比了幾種流固耦合的分析方法,同時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系、開挖深度和周圍土體及墻體位移的關系、開挖前期降水和打入樁基礎對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體系與土體應力和變形進行了較深入的研究,通過將數(shù)值模擬與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行對比分析,結果表明,研究成果和測試數(shù)據(jù)基本吻合,說明文中研究成果是合理的,起到了施工超前預測、預報的效果,為實際工程提供了理論依據(jù)和指導,有助于提高深基坑的設計水平和安全性,并為類似工程的設計、施工和研究豐富和積累了寶貴的經(jīng)驗.另外,根據(jù)天津市銅鑼灣廣場工程耦合場