软土地区基坑开挖对邻近既有群桩影响分析

论文摘要

随着城市的发展,地下空间的开发利用得到大力推广,基坑已成为城市建设中主要的岩土工程课题之一。基坑工程往往处于城市人口密集区,施工时不仅要保证基坑稳定,还要满足变形要求,以确保基坑周围原有建筑物、构筑物、地下管线及道路等安全。处于基坑工程邻近的既有桩基础,由于受到基坑开挖引起的土体位移的作用,其受力变形特征区别于传统的主动受荷桩,属于典型的被动桩。本文在总结已有的被动桩的分析理论与方法的基础上,结合某地下通道基坑开挖实例,应用三维有限差分专业软件构建了相应的数值分析模型。数值分析结果基本与现场实测数据吻合,表明构建数值模型能有效模拟基坑开挖对邻近群桩的影响。在此基础上,针对常州地区典型软土,模拟分析了基坑开挖对邻近既有群桩沉降、水平位移、弯矩、轴力的影响,并与同位置单桩进行了对比分析。然后采用单因素分析法,分析了围护结构刚度、坑内被动区加固、坑外主动区加固、桩与基坑距离、围护结构插入比等因素对邻近群桩的影响变化规律,得到了一些对深基坑工程设计和施工有实际意义的结论。最后提出了减小或消除基坑开挖对邻近桩基影响的保护性建议。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究意义
• 1.2 研究现状与文献综述
• 1.2.1 基坑变形机理及其周围地层移动的相关因素
• 1.2.2 基坑的变形计算理论
• 1.2.3 被动桩与土体相互作用研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 2 基坑开挖对邻近群桩影响的有限差分法
• 2.1 有限差分法和拉格朗日元法简介
• 2.2 F1ac3D及有限差分法
• 2.2.1 F1ac3D概述
• 2.2.2 F1ac3D和有限元程序比较
• 2.2.3 有限差分法收敛性判别
• 2.3 有限差分法计算模型
• 2.4 摩尔库仑本构模型
• 2.4.1 弹性的增量法则
• 2.4.2 破坏准则和流动法则
• 2.5 材料模型与参数选择
• 2.5.1 结构单元
• 2.5.2 接触面单元模型
• 2.5.3 支护桩的等效计算
• 2.6 边界条件及初始应力条件
• 2.6.1 荷载边界条件
• 2.6.2 位移边界条件
• 2.6.3 初始应力条件
• 2.7 基坑开挖过程的模拟
• 2.7.1 降水
• 2.7.2 开挖
• 2.7.3 安装支撑
• 3 基坑开挖对邻近群桩影响工程实例分析
• 3.1 工程简介
• 3.1.1 工程地质条件
• 3.1.2 基坑工程概况
• 3.2 基坑监测方案
• 3.2.1 基坑监测内容
• 3.2.2 基坑监测频率
• 3.2.3 监测点具体布置图
• 3.3 有限差分模型
• 3.3.1 网格划分
• 3.3.2 计算参数
• 3.3.3 边界条件
• 3.4 数值模拟与实测结果对比分析
• 4 基坑开挖对邻近既有群桩影响的数值模拟分析
• 4.1 三维数值模型建立
• 4.2 计算结果分析
• 4.2.1 基坑开挖对邻近群桩沉降的影响分析
• 4.2.2 基坑开挖对邻近群桩水平位移的影响分析
• 4.2.3 基坑开挖对邻近群桩弯矩的影响分析
• 4.2.4 基坑开挖对邻近群桩轴力的影响分析
• 4.3 基坑开挖对邻近群桩及同位置单桩影响的对比分析
• 4.3.1 基坑开挖对邻近群桩及同位置单桩沉降影响的对比分析
• 4.3.2 基坑开挖对邻近群桩及同位置单桩水平位移影响的对比分析
• 4.3.3 基坑开挖对邻近群桩及同位置单桩弯矩影响的对比分析
• 4.3.4 基坑开挖对邻近群桩及同位置单桩轴力影响的对比分析
• 5 基坑开挖对邻近既有群桩影响因素分析
• 5.1 围护桩刚度的影响
• 5.2 坑底被动区加固的影响分析
• 5.2.1 坑底被动区加固深度的影响分析
• 5.2.2 坑底被动区加固宽度的影响分析
• 5.3 坑外主动区加固的影响分析
• 5.3.1 加固范围的影响
• 5.3.2 加固体位置的影响
• 5.4 不同距离影响分析
• 5.5 不同围护结构插入比的影响分析
• 6 基坑开挖对邻近建筑物桩基保护的建议
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 详细摘要
• Abstract