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基于灰色理论的土钉支护结构分析

朝泽东  
【摘要】: 本文基于非线性有限差分理论,运用FLAC有限差分程序进行了深基坑在土钉支护下的分步开挖过程的数值模拟。分析了深基坑在土钉支护下分步开挖中的土钉支护机理,土钉支护参数和土性指标等因素对土钉内力分布和土钉支护变形的影响,以及土钉支护结构内部应力的变化情况。 本文使用均匀设计方法设计土钉支护结构的数值模拟试验方案,通过土钉支护数值模拟试验方案的实施得到试验数据。基于灰色理论进行数据分析,通过土钉支护参数和土性指标同基坑表面位移及基坑最大应力值的灰色关联度计算,研究土钉支护参数和土性指标在基坑分步开挖过程中对于基坑表面变形和基坑应力集中现象的影响关系。在优先考虑显著因素的情况下,可有效的减少土钉支护结构的变形和基坑开挖过程中的应力集中现象。本文分别建立土钉支护参数和土性指标同基坑开挖过程中基坑表面位移及应力集中现象中最大应力之间的GM(0,N)模型,通过研究灰色模型的系数定量的分析各影响因素的作用及影响力。 本文研究表明基坑变形的影响因素的影响力由大到小的排列,土钉支护参数是土钉间距、土钉长度和土钉倾角;土性指标是摩擦角、粘聚力和土体重度。应力集中现象的影响因素的影响力由大到小排列,土钉支护参数是土钉长度、土钉间距和土钉倾角;土性指标是土体重度、粘聚力和摩擦角。通过本文的研究,可将灰色系统分析方法应用于土钉支护结构系统研究中,它能对土钉支护少量试验或者实测数据进行分析。研究各种参数与土钉支护结构变形之间的相互关系,为工程提供了有用信息。对土钉支护设计中可能产生的问题做出合理的预防措施提供了依据。


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