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土岩组合基坑的变形规律研究及优化设计

刘毅  
【摘要】:借助FLAC3D有限差分软件,以武汉某地铁车站深基坑工程为工程背景,通过监测数据和数值分析结果对比,深入研究了土岩组合基坑的变形规律及影响因素,进一步探讨了该类型基坑的结构优化设计方法。 (1)简要概述了深基坑工程研究现状,主要包括数值模拟技术、监测技术、周边荷载及结构优化设计,介绍了弹性地基梁法和稳定性验算方法。 (2)在相关文献查阅基础上,提出本文的研究思路。结合现场对土岩组合基坑的监测,对工程实例进行数值模拟,土体、桩和冠梁等均采用实体单元模拟,计算模型尺寸为104mx96.2mx30m,网格划分均匀。数值分析的结果与现场监测的典型数据规律较为一致,而数值模拟对现场工况进行了一定的简化,因此在数值上有一定差别。 (3)基坑的变形规律研究是一个传统的课题,首先对基坑按照设计方案开挖进行了模拟,同时在现场进行监测的同时,常常出现基坑已开挖至底部,而钢支撑未及时加设的情况,因此对基坑按照悬臂式支护开挖进行了模拟。分析了这两种不同的开挖方式下,基坑的变形特征和规律,同时,考虑了车辆荷载和施工堆载对基坑的影响,得出了不同的因素对基坑工程变形的影响程度大小。 (4)基于对土岩组合基坑变形规律的研究,提出方案选型的建议。并且根据岩层中支撑轴力较小这一特点,建立了岩层支撑设计优化模型,得出了优化参数的计算公式。该模型具有一定的适用条件,通过该模型的优化,可以对岩层支撑设计参数进行调整,主要是钢支撑横向间距。实现该优化减少了钢支撑的投入成本,节约了加设钢支撑的时间,缩短了施工工期,因此具有良好的经济效益和实际意义。


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