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四川山区某深基坑复合支护设计与数值模拟研究分析

王林  
【摘要】:四川以山地、丘陵地形地貌居多,建设工程常遇到挖填方。随着国民经济的发展,很多重大基础设施项目和高层、超高层建筑布局在四川山区的地级城市。这些项目不可避免的会进行深基坑的开挖和支护。山区深基坑所遇地层有的是深厚填土层、有的是软塑的淤泥质土层。在选择支护结构形式时,复合支护结构由于经济安全、节省空间、支护效果佳、能充分发挥各支护结构的性能等众多优点往往被广泛采用。本文选取四川山区的地级城市-内江市的某深基坑工程复合支护进行分析研究。首先运用理正设计软件对该深基坑复合支护结构进行设计及验算。然后运用MIDAS/GTS有限元软件对整个基坑做整体三维建模,模拟施工过程,研究各工况下深基坑土体水平位移、地表沉降位移及土钉轴力等的变化规律。最后将数值模拟值、理正设计软件计算值及实际监测值三者进行对比分析。本文研究结果表明:(1)排桩桩径、桩嵌固深度对基坑变形有重要影响,本文在其它条件不变的前提下,运用理正软件求解只改变排桩桩径和桩嵌固深度时排桩的最大水平位移,发现桩径在1.4m~1.6m之间,嵌固深度在1.0H~1.2H(H为基坑深度)时,可以保证基坑支护结构安全性和经济性。(2)通过MIDAS/GTS有限元软件对基坑复合支护结构模拟,发现土体水平位移、竖向位移最大值均发生在基坑边中部;排桩最大位移发生在桩顶部位置;土钉轴力随着基坑深度的增加逐渐增大;喷射混凝土面层和土体结合紧密,其位移和土体位移变形一致;冠梁对排桩的连接作用明显,二者变形协调一致。(3)MIDAS/GTS模拟值与监测值变形规律基本一致。MIDAS/GTS模拟的排桩位移变形曲线和理正计算曲线形状相似,理正计算排桩最大位移比MIDAS/GTS模拟值大1.92mm,理正计算值偏安全。对本工程而言,数值模拟值和理正计算值都高于实际监测值,高出的模拟值和计算值可以保证基坑施工安全。为了给以后实际工程建模积累经验,在本文研究分析的基础上,下一步应分析多个实例,利用理正、MIDAS/GTS进行设计计算和分析模拟。比较理正、MIDAS/GTS及监测数据,得出基坑既安全又经济的建议值范围。


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