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基于桩锚支护结构的基坑周围地表沉降变形分析

江建红  
【摘要】:基坑工程的特殊性在于开挖卸荷,土体的卸荷过程会产生围护结构变形、基坑周围地表沉降和坑底隆起。随着城市化步伐的加快,在建(构)筑物林立的市区修建深大基坑已成为一种必然,基坑开挖已不是传统的只需保证自身坑壁稳定的简单问题,深基坑开挖的同时还要注意周围地表的变形,它关系到相邻建筑物的安全以及附近交通的正常运行等。鉴于当前由于基坑开挖所导致的工程事故越来越多,对基坑工程变形的机理、变化规律和控制措施进行研究是一个很有意义的课题。本文围绕开挖卸荷和基坑变形,以理论分析和数值模拟方法为研究手段,主要内容和成果如下: (1)分析了基坑的变形现象和变形机理,重点对基坑变形的影响因素以及现阶段的基坑周围地表沉降预测方法作了论述,并且确定了从岩土参数、设计因素和施工因素三个方面对基坑变形进行研究。 (2)采用理论分析结合有限元计算的方法对桩锚支护体系基坑的开挖卸荷效应做了研究,结果表明:土体卸荷时,静止土压力系数是不断变化的,并且随着与开挖面距离的增大,不断向常规状态的静止土压力系数K0靠近;通过分析卸荷时的静止土压力系数K0的变化得到桩后坑底以上主动区土体的卸荷影响范围是1.5L(L为护坡桩长);通过分析坑底以下被动区土体的侧应力变化率,得到土体卸荷影响深度为1.0-1.5H(H为基坑深度);基坑不同部位土体的卸荷应力路径是不一样的,根据土体应力的变化可以把土体分为六个区域,在确定岩土力学参数时,不同区域的土体应采取不同的室内试验。 (3)以北京市轨道交通指挥中心二期基坑工程为研究对象,采用平面计算软件Plaxis模拟了基坑开挖的整个过程,并且分析比较了不同土体本构模型计算结果的差别,结果表明Hardening-Soil模型能够反映土体在卸荷时的应力应变关系特点,对于基坑开挖这种具有显著卸荷特性的工程,在数值模拟分析时,选用Hardening-Soil模型比Mohr-Coulomb模型更合适。 (4)从土层参数、设计因素和施工因素三个方面对桩锚支护基坑的变形进行了研究,通过对影响因素的讨论,得出基坑变形对不同影响因素的敏感性,找到了基坑变形的主要影响因素:土的弹性模量、泊松比、内摩擦角、地面超载、土方超挖、锚杆倾角和锚杆预应力,并且针对以上结果给出了相应的变形控制措施。


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