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粉砂粉土中深基坑水土压力及围护结构受力性状研究

魏鉴栋  
【摘要】:深基坑工程不断出现在高层建筑地下室、地铁车站等城市建设工程中,其安全问题越来越引起人们的高度重视。目前,对于深基坑开挖问题的研究主要集中在计算模型和水土压力分布形式两个方面。粉砂粉土中,基坑被动区土体水平侧压力系数与竖向有效应力关系的研究还鲜有报道。本文以杭州地铁一号线试验段工程秋涛路车站基坑开挖为研究背景,主要对在粉砂土软弱地基中地铁车站深基坑开挖工程围护结构的水土压力分布,及其内力和变形作了研究。 首先,本文建立了土压力与位移之间的关系,模拟主动区土压力随围护结构变形而变化,修改了国家规范建议的弹性地基梁模型中土压力的分布模式,改进了已有的基于弹性地基梁模型编制的深基坑有限元分析程序Mmethod,模拟了正常情况下,分步开挖和逐级加撑的施工过程对围护结构工作性状的影响,得到了各工况下围护结构的内力和变形。 然后,论文通过GDS应力路径试验,得到了杭州粉土位于不同深度下的土体模量,建立了深基坑被动区土体水平侧压力系数与竖向有效应力之间的关系,阐述了渗流能引起被动区土体有效应力的减小,降低了土体的侧压力系数,对基坑围护结构的稳定造成影响。结合有限元程序Method模拟了特殊情况下,即出现流砂、管涌情况时,分步开挖和逐级加撑的施工过程对围护结构工作性状的影响,得到了各工况下围护结构的内力和变形。 最后,论文对杭州市地铁一号线试验段工程秋涛路车站基坑开挖围护结构在正常情况下和极限情况下的内力和变形做了分析,得到了粉砂土地基中地铁车站基坑开挖围护结构内力和变形的变化规律,为今后类似工程提供了一定的参考。


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