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深基坑开挖数值模拟与实测研究

陈洋  
【摘要】:本文在总结目前土的工程性质及深基坑围护理论研究现状的基础上,分析评价了 深基坑工程中常用的几种围护结构形式的特点和适用范围,对上海地区软土地基条件 下深基坑围护体系设计、施工、理论及相关问题进行了广泛探讨和深入研究,在分析 了库仑土压力理论和朗肯土压力理论的主、被动土压力随土的内聚力和内磨擦角的变 化规律和在工程应用中遇到的一些问题的基础上提出了自己的看法,认为实际土体即 使能够达到土体的极限状态也不可能始终保持,应用灰色系统理论研究了墙体厚度、 开挖历时、开挖深度等因素与挡土墙水平变位的关联度,结果表明当将开挖深度与挡 墙深度统一为墙体根入比考虑时,挡墙厚度和开挖历时是影响挡墙水平变位的两个最 重要因素。在分析混凝土的徐变、干缩、弹性模量随龄期增长和应力应变关系非线性 特性的基础上提出了一种形式上类似于广义凯尔文模型的混凝土非线性弹性粘弹性流 变模型。根据软粘土的流变特性提出了一种粘弹粘塑性流变模型。开发了一套兼有深 基坑围护结构设计计算和流变分析功能的有限元程序。运用该程序对上海永银大厦深 基坑工程分工况进行了围护结构稳定性、内力、变形的设计计算和严格按照工程实际 挖土、支撑时间和工况,将开挖过程分成十四个开挖步的平面应变二维流变模拟计算, 通过与现场实测数据对比分析表明,二维流变分析结果能够较好地符合工程实际,挡 土墙的变位在开挖坑底土体时增长较快,在坑内取土卸载结束后仍然不断增长。支撑 变形中混凝土干缩和徐变占有较大比例,温度对支撑应力应变有显著影响,但影响数 值难以量化,支撑轴力受挖土方式和方法的影响分布不均匀。基坑开挖对坑外土体的 影响范围约在二倍的开挖深度,坑外土体的最大沉降值约为挡墙最大水乎变位的0.7 倍,最大沉降点距基坑约为开挖深度的0.7倍,坑内土体的隆起为开挖深度的1.34 %,土体塑性区主要分布在坑内开挖面附近和坑外地表附近随基坑开挖逐渐扩展,开 挖步结束时未形成连通的大片塑性区。


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