收藏本站
《扬州大学》 2005年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于三维快速拉格朗日元法的基坑开挖与支护数值模拟研究

丁勇春  
【摘要】:基坑工程是一项复杂而又具有很强的系统性、不确定性的岩土工程难题。在模拟基坑开挖与支护的数值方法中,传统的二维有限元理论仅在某些特定条件下才能准确模拟基坑开挖与支护过程的性状,不能满足一般性要求;三维有限元理论涉及大量矩阵运算,计算机资源消耗巨大,对于复杂工程一般难以实现;同时,目前有限元理论也未能合理考虑地下水的渗流作用对土体和结构的影响以及土体与支护结构的相互作用问题。对于基坑侧边土体破坏后产生塑性流动或发生大变形的模拟,有限元理论更是无能为力。而目前国内外岩土工程界广泛应用的三维快速拉格朗日元法理论却能够较好地模拟岩土材料在达到屈服或强度极限时发生的破坏、塑性流动、软化直至大变形,尤其适用于渐进及失稳破坏分析、大变形分析及施工过程的模拟,此外,它还能较好地考虑地下水的渗流作用对土体和结构的影响。 针对这一情况,本文在总结前人已有研究成果的基础上,分析和讨论了目前岩土工程问题中各种数值分析方法各自的特点及适用范围,介绍了三维快速拉格朗日元法的基本原理,推导了三维快速拉格朗日元理论的数学模型及数值执行方法,推导了岩土材料的本构模型和基坑支护结构支撑单元的数学模型及数值执行方法;结合工程实例,运用三维快速拉格朗日元法数值模拟软件FLAC~(3D),分析了基坑开挖过程中基坑侧边土体的破坏形式及分布规律,分析了基坑在无支护开挖和支护开挖两种工况下基坑周围地表沉降分布规律及沉降影响范围、基坑侧边长度方向和深度方向基坑壁变形分布规律,分析了基坑开挖在不同工况下地下水的渗流性状及渗流对基坑土体强度和变形的影响;初步探讨了支护结构单元的协同作用以及土与支护结构的相互作用问题。 研究结果表明,基坑开挖与支护是一个与基坑周围土体及支护结构性质密切相关的复杂的三维空间问题。基坑开挖与支护过程中土体、支护结构的空间作用效应、二者的空间协同作用以及地下水渗流对于基坑性状的影响是显著的;同时,也验证了三维快速拉格朗日元法是基坑工程分析的一个强大工具,在岩土工程问题分析中具有广泛的应用前景。
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TU43;TU753

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 刘珣;吴张中;刘祎;;基坑喷锚网支护结构变形预测的三维数值模拟研究[J];水文地质工程地质;2008年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋克选;排桩内支撑联合土钉支护体系的数值模拟[D];郑州大学;2010年
2 张荣闯;基坑开挖的数值模拟及变形预测研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 方高奎;双排桩复合锚杆支护结构的数值模拟分析[D];郑州大学;2011年
4 陈盛金;成都地铁春熙路站砂卵石地层深基坑工程变形规律研究[D];成都理工大学;2011年
5 赵静毅;深基坑开挖对周围环境的变形与技术控制研究[D];山东科技大学;2011年
6 郑钢镖;特厚煤层大断面煤巷顶板离层及锚固效应研究[D];太原理工大学;2006年
7 张飞进;盾构施工穿越既有线地表沉降规律与施工参数优化[D];北京工业大学;2006年
8 金人杰;超大深基坑坑边逆作法施工技术的应用研究[D];同济大学;2007年
9 杨亚静;深基坑的土钉墙—桩复合支护与监测技术研究[D];成都理工大学;2007年
10 程小兵;南沱河堤下采煤危害预测分析[D];安徽理工大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘国彬,侯学渊;软土基坑隆起变形的残余应力分析法[J];地下工程与隧道;1996年02期
2 赵利益,蔡伟铭;深基坑开挖三维弹塑性有限元分析[J];上海铁道大学学报;1997年04期
3 徐余,刘润;应用断裂强度理论模拟基坑开挖过程及实测数据分析[J];岩石力学与工程学报;2004年15期
4 黄润秋,许强;显式拉格朗日差分分析在岩石边坡工程中的应用[J];岩石力学与工程学报;1995年04期
5 冯紫良;地下洞室应力分析中的荷载计算与初始地应力场[J];岩土工程学报;1991年03期
6 魏汝龙;总应力法计算土压力的几个问题[J];岩土工程学报;1995年06期
7 杨雪强,刘祖德,何世秀;论深基坑支护的空间效应[J];岩土工程学报;1998年02期
8 俞建霖,龚晓南;深基坑工程的空间性状分析[J];岩土工程学报;1999年01期
9 吴昌瑜,李思慎,谢红;深基坑开挖中的降水设计问题[J];岩土工程学报;1999年03期
10 朱万成,唐春安;地下洞室开挖与支护有限元分析[J];岩土工程技术;2000年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何思明;攀枝花地区锚杆的工作机理[J];四川建筑科学研究;1997年02期
2 谈一评;深基坑开挖中的喷锚网支护技术[J];四川建筑科学研究;1997年03期
3 张吉园,张志勇,邢仲星;多模型Biot固结有限元分析[J];四川建筑科学研究;2000年01期
4 贾广社,孙继德,秦立永;利用价值工程选择基坑围护方案和施工[J];四川建筑科学研究;2003年01期
5 张凡,曹振,黄羽中;桩桥墩下土钉支护的土钉内力有限元分析[J];四川建筑科学研究;2003年03期
6 陈建峰,秦建庆,石振明,沈明荣;砂井地基沉降的二维有限元分析(二)——修正剑桥渗流耦合模型有限元及实例计算[J];四川建筑科学研究;2003年04期
7 蔡江东;考虑稠度状态时饱和粘性土自重应力计算方法[J];四川建筑科学研究;2003年04期
8 周亦唐,钟国强,俞进,赵惠敏,葛晓旭;塑料土工格栅加筋土结构的振动台试验研究[J];四川建筑科学研究;2004年02期
9 卢家森,黄松梅;水平荷载下桩筏基础与地基共同作用分析[J];四川建筑科学研究;2004年02期
10 付志前;单向土工格栅加筋土的流变模型[J];四川建筑科学研究;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨正权;刘小生;赵剑明;赵军强;陈宁;刘启旺;;深厚覆盖层场地地震反应分析研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
2 黄酒华;董卫国;叶军惠;;复杂环境中城市交通枢纽基坑方案的研究与施工[A];施工机械化新技术交流会论文集——建筑机械化2011增刊[C];2011年
3 李成刚;付小婷;王世澎;;人工岛回填砂土土动力特性试验研究[A];2011四川省水文、工程、环境地质学术交流会论文集[C];2011年
4 李明;梁力;刘冬霞;王伟;;珲春紫金矿尾矿坝安全稳定性计算[A];2010年第三届尾矿库安全运行技术高峰论坛论文集[C];2010年
5 谢欣;张家生;刘聪聪;;尾矿料的力学性试验研究[A];第四届全国尾矿库安全运行技术高峰论坛论文集[C];2011年
6 连镇营;韩国城;;土体开挖超孔隙水压力三维数值分析[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2001年
7 鲁宏;陆培毅;;深基坑开挖变形性状的时空效应分析综述[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2003年
8 李世海;张磊;;岩体结构效应的三维离散元分析[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
9 程展林;吴良平;丁红顺;;粗粒土组构之颗粒运动研究[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会特邀报告[C];2007年
10 程展林;吴良平;丁红顺;;粗粒土组构之颗粒运动研究[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 刘浜葭;冻融和渗流耦合作用下风积土路基结构性演变规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 胡光海;东海陆坡海底滑坡识别及致滑因素影响研究[D];中国海洋大学;2010年
4 孙军杰;黄土场地震陷与桩基负摩阻力现场试验研究[D];兰州大学;2010年
5 秦昊;地铁车站基坑开挖对邻近地下管线的影响研究[D];中国地质大学(北京);2010年
6 杨庆年;武汉地铁车站深基坑变形特性分析[D];华中科技大学;2010年
7 徐玉胜;大能量强夯置换法处理深圳地区软土地基的应用研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
8 江辉煌;砂井处理超软地基的固结计算[D];中国铁道科学研究院;2009年
9 孙书伟;微型桩结构加固边坡受力机制和设计计算理论研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
10 张永安;滇中红层路堑边坡与路堤稳定性研究[D];昆明理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 桑培淼;注水强化松软煤壁稳定性的规律及工艺参数研究[D];河南理工大学;2010年
2 刘根保;基于邓肯—张模型的垃圾土强度特性及边坡稳定性研究[D];南昌航空大学;2010年
3 俞永贤;复合土钉支护深基坑工程工作特性研究[D];山东科技大学;2010年
4 马宗锋;地铁车站深基坑分步开挖数值模拟分析[D];山东科技大学;2010年
5 王钊;桩—锚杆支护结构可靠性研究[D];山东科技大学;2010年
6 赵文娟;采动围岩运动规律与断层活动性的研究[D];山东科技大学;2010年
7 王志宽;大直径人工挖孔扩底桩承载力试验研究与工程应用[D];郑州大学;2010年
8 薛强;双排桩—重力拱联合支护结构的数值模拟分析[D];郑州大学;2010年
9 翟永亮;地铁车站基坑桩撑支护体系m法设计参数研究[D];郑州大学;2010年
10 朱翔;地铁车站深基坑支护设计与开挖有限元模拟[D];郑州大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐湘涛;汪家林;赵昌贵;;深基坑开挖过程中的稳定性监测分析[J];四川建筑科学研究;2009年04期
2 孙钧;市区基坑开挖施工的环境土工问题[J];地下空间;1999年04期
3 赵永胜,王炳龙,周顺华;基坑开挖施工对邻近建筑影响的监测分析[J];地下空间;2000年01期
4 雷用,徐军;基坑工程邻近建筑物安全初探[J];地下空间;2000年04期
5 张欣,廖心北,孙运轮;基坑开挖与土钉支护的FLAC程序分析[J];地下空间;2001年01期
6 李强,曾德顺;盾构千斤顶推力变化对地面变形的影响[J];地下空间;2002年01期
7 袁聚云,吴权,艾智勇;逆作法基坑围护的变形及邻近建筑沉降实测分析[J];地下空间;2004年01期
8 黄宏伟,边亦海;深基坑工程施工中的风险管理[J];地下空间与工程学报;2005年04期
9 李涛;曲军彪;周彦军;;深基坑降水对周围建筑物沉降的影响[J];北京工业大学学报;2009年12期
10 张怀静,张友葩,金爱兵;深基坑支护的数值分析[J];北京建筑工程学院学报;2003年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李峰;桩锚土钉复合支护基坑施工时变力学研究[D];郑州大学;2010年
2 苏仲杰;采动覆岩离层变形机理研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
3 樊克恭;巷道围岩弱结构损伤破坏效应与非均称控制机理研究[D];山东科技大学;2003年
4 吴波;复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降研究[D];西南交通大学;2003年
5 梁仕华;土钉支护结构的极限分析法及大变形固结有限元分析[D];浙江大学;2004年
6 张海波;地铁隧道盾构法施工对周围环境影响的数值模拟[D];河海大学;2005年
7 刘书贤;急倾斜多煤层开采地表移动规律模拟研究[D];煤炭科学研究总院;2005年
8 郜进海;薄层状巨厚复合顶板回采巷道锚杆锚索支护理论及应用研究[D];太原理工大学;2005年
9 张建山;基坑抽水地面沉降理论与工程应用[D];西安理工大学;2005年
10 路学忠;宁东煤田采煤沉陷地质灾害规律研究[D];中国地质大学(北京);2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 薛强;双排桩—重力拱联合支护结构的数值模拟分析[D];郑州大学;2010年
2 宋克选;排桩内支撑联合土钉支护体系的数值模拟[D];郑州大学;2010年
3 王明华;金沙江溪洛渡水电站地下洞室围岩分类及稳定性评价[D];成都理工学院;2001年
4 王进;高层建筑深基坑开挖三维弹性、弹塑性有限元分析[D];西安建筑科技大学;2001年
5 简艳春;软土基坑变形估算及其影响因素研究[D];河海大学;2001年
6 司凤雄;深基坑土钉支护的数值模拟及稳定性分析[D];大连理工大学;2003年
7 蒋正华;城市地铁区间隧道开挖的地表沉降控制研究[D];西南交通大学;2003年
8 张亚奎;深基坑开挖对近邻建筑物变形影响的研究[D];北京工业大学;2003年
9 何建勇;土钉支护的非线性数值分析[D];北京工业大学;2003年
10 时连强;锚杆支护巷道离层失稳机理及控制研究[D];山东科技大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张飞进;高文学;;盾构隧道沉降影响因素分析与施工优化[J];北京工业大学学报;2009年05期
2 张明聚;牛大伟;;穿越既有线暗挖地铁隧道施工支护结构内力监测及分析[J];北京工业大学学报;2010年12期
3 姜庆远;张淑华;刘宗仁;;深基坑工程中土层锚杆的设计应用[J];低温建筑技术;2011年02期
4 高爱林;马雪梅;金淮;张建全;;盾构隧道下穿机场停机坪的变形规律[J];都市快轨交通;2010年01期
5 孙立柱;陈鹤;刘寒迁;曾妮;薛茹镜;邢旺;;半逆筑法施工超大地铁深基坑工程设计方法[J];都市快轨交通;2011年04期
6 陈云生;刘佑荣;胡斌;蔡伟;;武汉地铁2号线广虎区间竖井开挖与支护模拟仿真分析[J];工程勘察;2010年03期
7 魏纲;;盾构法隧道地面沉降槽宽度系数取值的研究[J];工业建筑;2009年12期
8 李书信;夏峰海;李文明;高波;;中心岛式超大基坑的围护设计与施工[J];建筑施工;2012年12期
9 田予东;李源潮;;黄河东路站异形基坑支护设计[J];铁道建筑技术;2010年S2期
10 张恒;陈寿根;邓稀肥;;盾构掘进参数对地表沉降的影响分析[J];现代隧道技术;2010年05期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 张飞进;高文学;;盾构隧道穿越既有线施工控制措施研究[A];隧道、地下工程及岩石破碎理论与应用——隧道、地下工程及岩石破碎学术研讨会论文集[C];2007年
2 张飞进;高文学;;盾构隧道穿越既有线施工控制措施研究[A];隧道、地下工程及岩石破碎学术研讨会论文集[C];2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹恒将;考虑动载的巷道顶板离层及控制的FLAC3D模拟研究[D];山东科技大学;2010年
2 宋克选;排桩内支撑联合土钉支护体系的数值模拟[D];郑州大学;2010年
3 温鹏飞;盾构隧道下穿既有客运专线高架桥轨道变形规律及动力响应分析[D];北京交通大学;2011年
4 方高奎;双排桩复合锚杆支护结构的数值模拟分析[D];郑州大学;2011年
5 边培松;深基坑土钉锚杆支护体系变形性状研究[D];山东大学;2011年
6 高广臣;青岛市地下街逆作施工过程及对周边建筑影响分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 陈艳伶;土压平衡盾构穿越高铁的施工技术与管理研究[D];天津大学;2012年
8 郑朋强;唐口煤矿千米深井综放开采矿压显现与控制研究[D];山东科技大学;2011年
9 麻洪蕊;薄基岩大断面巷道最小基岩安全厚度的UDEC模拟研究[D];山东科技大学;2011年
10 王吉生;特厚煤层大采高综采工作面设备撤出巷围岩稳定性研究[D];太原理工大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 朱万成,赵文,林韵梅;正交有限元分析方法在喷锚参数优化中的应用[J];金属矿山;1998年03期
2 赵崇斌,张楚汉,张光斗;用无穷元模拟拱坝地基[J];水利学报;1987年02期
3 陆士强;填土的断裂机理[J];岩土工程学报;1980年02期
4 葛修润,谷先荣,丰定祥;三维无界元和节理无界元[J];岩土工程学报;1986年05期
5 曾国熙,潘秋元,胡一峰;软粘土地基基坑开挖性状的研究[J];岩土工程学报;1988年03期
6 冯紫良;地下洞室应力分析中的荷载计算与初始地应力场[J];岩土工程学报;1991年03期
7 杨雪强,何世秀,刘祖德;深基坑中相邻护坡桩净距的设计研究[J];岩土工程学报;1997年04期
8 高大钊,曹名葆;数值计算方法在土力学中的应用[J];岩土力学;1989年02期
9 杨雪强,何世秀,余天庆;加筋砂土作用在挡土墙上的土压力研究[J];岩土力学;1997年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱健;;有限元法在基坑工程测量中的应用[J];山西建筑;2009年08期
2 田水;王钊;;强夯动力性能的显式非线性数值分析[J];岩土力学;2008年06期
3 童华炜;陈海英;;考虑渗流作用的非止水支护土压力计算[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2009年S1期
4 包旭范;庄丽;吕培林;;大型软土基坑中心岛法施工中土台预留宽度的研究[J];岩土工程学报;2006年10期
5 冯波;;基坑工程施工质量事故与控制[J];建材技术与应用;2008年07期
6 俞洪良,陆杰峰,李守德;深基坑工程渗流场特性分析[J];浙江大学学报(理学版);2002年05期
7 叶金铎,温殿英,冯垣,潘丽华;弹塑性大变形有限元法在直缝焊管成型中的应用[J];重型机械;2001年01期
8 黄永江;熊耀湘;;渗流作用下土质边坡稳定性分析[J];水利科技与经济;2005年08期
9 张向东;田亚光;张维正;;ADINA在桩锚深基坑三维有限元分析中的应用[J];科学技术与工程;2006年24期
10 郭淑均;;浅析深基坑施工对邻近建筑物的影响[J];福建建设科技;2007年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 管顺清;石春霞;刘茂社;;拉压不同模量弹性大变形有限元法在水工闸门橡皮止水中的应用[A];第五届全国结构工程学术会议论文集(第三卷)[C];1996年
2 刘建航;;基坑工程时空效应理论和实践[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
3 魏德敏;;在集中载荷作用下拱的大变形[A];第三届全国结构工程学术会议论文集(上)[C];1994年
4 李白;刘小丽;黄敏;;微型桩在基坑工程中的应用与思考[A];2011年全国工程地质学术年会论文集[C];2011年
5 刘国彬;赵永伦;侯学渊;;基坑工程变形控制设计软件及其应用[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
6 秦渊;倪晓武;陈彦北;;长脉冲激光致铝合金靶产生热应力的数值研究[A];2008年激光探测、制导与对抗技术研讨会论文集[C];2008年
7 张明中;李江;;不同支护形式在北京西环广场基坑工程中的应用[A];探矿工程(岩土钻掘工程)技术与可持续发展研讨会论文集[C];2003年
8 龚晓南;;基坑工程若干问题[A];岩土力学的理论与实践——第三届全国青年岩土力学与工程会议论文集[C];1998年
9 王东东;李凌;;降雨诱发土质边坡破坏的高效无网格分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
10 李凯;刘继英;;法国DIRICKX AXIS 70冷弯成型工艺的计算机仿真[A];北京力学学会第12届学术年会论文摘要集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 叶昌元;基坑工程领域的及时雨[N];中国建设报;2009年
2 记者 叶锋;沪“地毯式”检查在建土方基坑工程[N];新华每日电讯;2009年
3 李小小;中煤地总公司岩土分公司承接京杭广场项目基坑工程[N];中煤地质报;2011年
4 张扬 上海东方明珠置业有限公司;三轴工法搅拌桩在基坑工程的应用[N];建筑时报;2011年
5 钟善;中山基坑工程技术管理出新规[N];广东建设报;2007年
6 记者薛秀春;为城市化建设国家战略决策提供技术支撑[N];中国建设报;2009年
7 广东建设报记者 韩庆文;一叶可知秋 一所知市场[N];广东建设报;2011年
8 本报记者 星宇 通讯员 赵海川;地下技术上升国际水平[N];中华建筑报;2003年
9 刘奕湛;社科院:中国经济周期波动呈现良性大变形[N];新华每日电讯;2007年
10 本报记者 何鹏薛黎;中国经济周期波动出现良性大变形[N];上海证券报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄春娥;考虑渗流作用的基坑稳定分析[D];浙江大学;2001年
2 李玉岐;考虑渗流影响的基坑工程性状研究[D];浙江大学;2005年
3 赵少飞;复合加载条件下海洋地基承载力特性数值分析方法研究[D];大连理工大学;2006年
4 沈显峰;多组元金属粉末直接激光烧结过程数值模拟及烧结区域预测[D];四川大学;2005年
5 陈长冰;筒仓内散体侧压力沿仓壁分布研究[D];合肥工业大学;2006年
6 寇哲君;可扩展冲击—接触并行计算及其在汽车碰撞模拟中的应用[D];清华大学;2003年
7 李岩;大型电力变压器线圈电磁力和局部过热问题研究[D];沈阳工业大学;1995年
8 孙曦源;水平荷载作用下软土地基中桶形基础工作机理及承载性能研究[D];大连理工大学;2009年
9 谈梅兰;三维曲井内钻柱的双重非线性静力有限元法[D];南京航空航天大学;2005年
10 章跃进;旋转电机磁场计算数值解析结合法研究[D];上海大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 丁勇春;基于三维快速拉格朗日元法的基坑开挖与支护数值模拟研究[D];扬州大学;2005年
2 周顺新;深基坑支护结构渗流效应的有限元分析[D];扬州大学;2007年
3 吴蕾;水利工程中水泥搅拌桩支护结构的应用研究[D];浙江大学;2007年
4 樊继良;非稳定渗流对基坑施工过程的影响及数值模拟分析[D];天津大学;2007年
5 邵晓科;移动变形壁障模型建立及汽车侧面耐撞性研究[D];辽宁工学院;2007年
6 方华;武汉长江隧道竖井施工对周围地下管线的影响[D];华中科技大学;2007年
7 赵宝;悬臂桩基坑支护影响因素分析及研究[D];长安大学;2010年
8 张红帅;深基坑支护结构数值分析与现场实测研究[D];西南大学;2011年
9 徐云博;南宁盆地基坑工程回顾及嵌入极软岩支护结构变形分析[D];广西大学;2005年
10 高月虹;杭州地区深基坑围护合理型式的选用[D];浙江大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026