北京某基坑工程支护设计与数值模拟

摘要

深基坑工程多位于人口密集的市区，其周边环境比较复杂。基坑支护设计，不仅要求其稳定性要满足规范，其墙体变形、坑底隆起及周围土体的变形也要满足设计要求。深基坑的开挖有着较强的环境效应，对周围道路、管线、建筑物的影响不能小觑。因此，对基坑的数值模拟分析和变形规律的研究十分重要。
　　本文在理正深基坑7.0软件进行计算的基础上，应用GEO5岩土工程有限元分析软件对北京某基坑的开挖支护过程进行模拟分析，然后与现场监测数据进行对比，来验证支护方案的可靠性与所建数值模型的合理性。本论文的主要研究过程如下:
　　(1)以北京某深基坑工程为研究对象，应用理正深基坑7.0软件对该基坑的北侧进行支护设计，并验算其稳定性，符合规范要求;
　　(2)应用GEO5岩土工程有限元分析软件对该基坑北侧开挖支护过程进行数值模拟，同时分析了基坑的变形规律;
　　(3)将理正深基坑软件计算结果、有限元分析结果与现场监测得到的桩顶水平位移、桩体深层水平位移、地表沉降、基坑坑底隆起量、桩弯矩和桩剪力进行分析比较，验证了支护方案的可靠性与所建模型合理性;
　　(4)通过改变排桩间距、锚索的位置和水平间距，分析了支护结构的布置对基坑变形的影响规律。
　　通过对北京某深基坑的支护设计和数值模拟分析，可以积累基坑支护设计的实践经验，同时对类似条件的深基坑工程也有借鉴意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 基坑工程的特点

1．3 基坑的支护类型

1．4 国内外研究现状

1．4．1 国内研究现状

1．4．2 国外研究现状

1．5 本文的研究内容、方法及技术路线

1．5．1 研究内容

1．5．2 研究方法

1．5．3 技术路线

第2章 基坑桩锚支护结构设计计算

2．1 桩锚支护结构

2．2 排桩的设计计算

2．2．1 排桩嵌固深度计算

2．2．2 单支点支挡结构的设计计算

2．2．3 多支点支挡结构的设计计算

2．3 锚索的设计计算

2．3．1 锚索的布置

2．3．2 锚索水平力计算

2．3．3 预应力锚索设计

2．4 基坑支护稳定性分析

2．5 本章小结

第3章 北京某基坑工程支护设计计算

3．1 工程概况

3．1．1 工程地点

3．1．2 场地及基坑情况

3．1．3 基坑周边环境条件

3．2 工程地质条件

3．2．1 地形地貌

3．2．2 场地地质情况

3．2．3 各层土的物理力学性质

3．2．4 水文地质条件

3．3 选择桩锚支护的理由

3．4 本基坑北侧桩锚支护结构设计

3．4．1 基坑支护结构设计依据

3．4．2 基坑侧壁土层的物理力学参数

3．4．3 基坑北侧支护结构设计

3．5 基坑北侧支护结构计算

3．6 基坑工程降水

3．7 本章小结

第4章 基坑北侧支护结构数值模拟

4．1 GE05概述

4．1．2 GE05材料模型

4．2 基坑数值模型的建立

4．2．1 参数的选取

4．2．2 建立模型

4．2．3 边界条件

4．3 数值模拟结果分析

4．3．1 初始应力场分析

4．3．2 X向位移模拟结果分析

4．3．3 Z向位移模拟结果分析

4．3．4 X向应力模拟分析

4．3．5 Z向应力模拟分析

4．3．6 塑性区模拟分析

4．4 本章小结

第5章 计算与监测结果对比分析

5．1 本基坑现场监测

5．1．1 本基坑的监测项目

5．1．2 预警值和报警值

5．2 理正软件计算值、数值模拟结果与现场监测值的对比分析

5．2．1 桩顶水平位移的对比分析

5．2．2 桩体深层水平位移的对比分析

5．2．3 地表沉降的对比分析

5．2．4 坑底隆起量的对比分析

5．2．5 各工况桩弯矩的对比分析

5．2．6 各工况桩剪力的对比分析

5．3 本章小结

第6章 支护结构布置对变形的影响分析

6．1 基坑变形的影响因素

6．2 支护结构布置对本基坑变形的影响分析

6．2．1 排桩嵌固深度对基坑变形的影响

6．2．2 排桩间距对基坑变形的影响

6．2．3 锚索的位置和水平间距对基坑变形的影响

6．3 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

作者简介

研究生期间发表的学术论文