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《南京大学》 2014年
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南京地铁泰冯路站深基坑支护结构变形数值模拟

戴雅洁  
【摘要】:基坑工程是地质工程问题,易受周围地质环境条件的影响,具有高度的敏感性和复杂性。传统的分析方法难以准确反映基坑的应力、变形特征,不能满足设计要求,而有限元分析能够模拟多层开挖过程中土体的变形和支挡结构的内力,计算结果直观、可靠,可以为支护设计和施工提供科学依据。 本文通过对PLAXIS有限元程序中的Mohr-Coulomb模型以及土体硬化模型(HS模型)的对比分析,发现采用HS模型模拟深基坑开挖过程具有一定的优势。本文以南京地铁三号线泰冯路站深基坑为例,对基坑内支撑式围护结构的变形在开挖过程中的发展规律进行二维数值模拟,并对所选用模型中支护结构的入土深度进行分析,以此来研究基坑在开挖过程中坑底隆起、地表沉降、支护结构变形以及对周边环境的影响等问题。主要研究成果如下: (1)通过与常用本构模型的对比分析,确定了适合于深基坑开挖过程数值模拟的岩土体本构模型。 (2)对土体硬化本构模型(HS模型)及相关参数进行分析,通过试验确定了相关物理、力学参数。 (3)以南京地铁三号线泰冯路站为工程实例,利用PLAXIS有限元软件,采用土体硬化模型(HS模型)对其深基坑开挖以及施加内支撑的全过程进行数值模拟。分析了每个工况下岩土体和支护机构的变形大小及变形发展规律。结果分析表明:①在没有支撑的第一步基坑开挖中,支护结构的变形较大;②带支撑的围护桩在分步开挖过程中围护桩的变形呈现两端小,中间大的特征,最大位移达到17.31mm;③桩身的的正负弯矩的绝对值大小都随着开挖深度的增大而增大,最大值为1355kNm/m。 (4)将数值模拟结果与基坑现场监测数据进行对比,分析了模型的建立、参数的选取以及计算方法的合理性。并研究了支护结构在不同入土深度对基坑变形的影响以及支护桩直径对基坑变形的影响。通过分析得到:在保持内支撑的轴力和支护桩的刚度不变的情况下,建议支护桩的入土深度为22.2m。在保持支护桩的长度和内支撑的轴力不变的情况下,建议支护桩桩径大于0.8m为宜。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U231.3

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