基坑疏排桩—土钉组合支护中的土拱效应分析

论文摘要

疏排桩—土钉组合支护是组合土钉的一种支护形式,是在总结了土钉及微型桩组合土钉局限性的基础上形成的。疏排桩—土钉组合支护结构,将排桩、锚索、土钉墙以及复合土钉墙等支护技术进行组合,形成了土拱—排桩—土钉墙共同作用的支护体系。由于支护的承载特性、疏排桩—土钉相互作用机理、荷载传递规律及桩间距的确定,迄今为止没有统一的理论与设计方法,故有待更深入的研究。本文以疏排桩—土钉组合支护结构的内力分析为主线,采用理论分析和数值模拟的方法,结合工程实例计算,对疏排桩—土钉组合支护的内力计算、土拱效应分析及设计方法进行研究。主要由以下工作：(1)分析了疏排桩—土钉组合支护中土拱形成机理、种类及形式,根据结构力学中三角拱原理,对土拱进行了受力分析,给出疏排桩桩间距的计算公式。(2)在桩间土拱的基础上,分别对挡土板(喷锚面)土压力、稳定性、桩间距进行计算,并给出具体公式。(3)结合本论文得出的内力计算公式及桩间距计算公式,给出了疏排桩—土钉组合支护的一般设计方法,并对广铁(集团)公司共和西路广铁一号住宅楼基坑进行设计计算,理论分析设计与现场施工结果吻合。(4)利用Flac3d有限差分法软件,对疏排桩—土钉组合支护结构进行施工进程三维动态数值模拟,与实测结果相对比,结果与本文理论分析相吻合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• CONTENTS
• 第一章 绪论
• 1.1 工程背景
• 1.2 疏排桩—土钉组合支护的方法、特点
• 1.3 研究现状
• 1.4 本文的研究思路、内容和方法
• 1.5 本文的创新点
• 第二章 疏排桩—土钉组合支护中的土拱效应原理
• 2.1 疏排桩—土钉组合支护中的土拱形成机理
• 2.2 疏排桩—土钉组合支护中的土拱类型
• 2.2.1 疏排桩桩间土拱
• 2.2.2 钉上土拱
• 2.2.3 滑裂面间土拱
• 2.3 桩间土拱的分析计算
• 2.3.1 基本假定
• 2.3.2 土拱受力分析
• 2.3.3 土拱厚度计算
• 2.3.4 土拱轴向应力计算
• 2.3.5 极限平衡状态下的土拱
• 2.4 基于土拱效应疏排桩桩后土压力分析
• 2.4.1 基本假定
• 2.4.2 性状分析
• 2.4.3 桩后土压力传递及重分布
• 2.4.4 疏排桩—土钉组合支护与密排桩比较
• 2.5 桩间距的确定
• 2.5.1 已有算法简介
• 2.5.2 已有算法讨论
• 2.5.3 本文算法
• 2.6 挡土板上的压力
• 2.7 稳定性分析
• 2.7.1 考虑桩抗滑作用的整体稳定性分析
• 2.7.2 考虑土拱作用时的变形特性分析
• 2.8 本章小结
• 第三章 疏排桩—土钉组合支护的设计方法与工程实例
• 3.1 疏排桩支护—土钉组合支护设计流程
• 3.2 设计方法
• 3.2.1 疏排桩桩间土拱的计算
• 3.2.2 挡土板（喷锚面）上土压力计算
• 3.2.3 土钉的设计计算
• 3.2.4 疏排桩桩间距的确定
• 3.2.5 稳定性分析计算
• 3.3 工程应用实例
• 3.3.1 工程概况
• 3.3.2 现场试验结果与分析
• 3.3.3 按本文方法设计计算
• 3.4 本章小结
• 第四章 数值模拟分析
• 4.1 概述
• 4.2 FLAC3D程序概述
• 4.3 FLAC3D程序求解问题的一般过程
• 4.4 三维数值模拟分析模型的建立
• 4.4.1 土体的本构模型
• 4.4.2 结构单元力学模型
• 4.4.3 数值模型的建立
• 4.5 模型计算结果与分析
• 4.5.1 土拱作用分析
• 4.5.2 变形分析
• 4.5.3 支护结构内力分析
• 4.5.4 面层与土体应力分析
• 4.5.5 破坏模式
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 后续研究工作
• 第六章 参考文献
• 攻读硕士学位期间所做的工作
• 致谢