深基坑开挖对邻近管沟影响的数值分析

摘要

本文主要研究内容是深基坑开挖对邻近管沟的影响。在深基坑开挖对邻近建筑物、构筑物及地下结构影响方面,许多学者做了大量的研究,其中在深基坑开挖对邻近管线的影响也有一些学者做了较多的研究,并得出许多相关规律。但是在很多情况下城市建设中管线是集中铺设在地下管沟中,并且随着城市建设的发展,这种容纳多种管线的构筑物会得到更加广泛的应用。管沟是城市的生命线工程,管沟的安全是其内管线安全的基础,而管线的安全对城市的正常秩序起着至关重要的作用,所以保护管沟的安全是非常重要的。
　　本文采用大型有限元软件ANSYS,将深基坑、支护体系、周围土层和邻近地下管沟做为一个整体的系统。根据实际深基坑施工过程进行模拟分析,将整体模型的自重初始应力分析以及各层土体开挖按照多荷载步计算,运用ANSYS中重启动分析技术实现多荷载步分析,基坑围护结构的施工及各层土体的开挖运用ANSYS中生死单元功能实现。
　　通过建立整体模型对不同影响因素下基坑开挖对邻近管沟的影响加以分析,并得出以下几方面结论:
　　1)管沟的水平、竖向位移均随着开挖深度的增加而增大,管沟的水平位移较无管沟时同位置土体水平位移相对较小,竖向位移则相对较大。
　　2)管沟离基坑边越远,管沟的水平、竖向位移越小。
　　3)在管沟埋深小于开挖深度范围内,埋深越大,管沟的水平、竖向位移越大。
　　4)管沟的最大位移随基坑开挖平面尺寸的增大而增大,但是这种增大趋势逐渐减缓。
　　5)等高度不同宽度管沟情况下,管沟的位移随宽度的增加而减小;等宽度不同高度管沟情况下,管沟的位移随高度的增加而增大。
　　6)基坑内侧土体加固宽度为3m时,管沟位移随加固深度的增加而减小,最佳加固深度为5m;土体加固宽度为5m时,相比加固宽度3m时无明显效果。
　　7)管沟侧向土体加固情况下,管沟竖向位移随加固深度的增加而减小,但对管沟水平位移的限制作用很小。
　　经过对管沟在不同影响因素下位移变化规律及管沟加固措施的模拟分析,得出管沟位移变化规律并提出经济合理的管沟的保护措施,对今后基坑工程的设计和施工在邻近管沟的保护措施方面有一定的指导意义。

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引 言

1 绪论

1.1 研究课题的提出及意义

1.2 研究现状

1.3 深基坑工程的分类、特点及分析方法

1.4 本文主要研究内容

1.5 研究技术路线

2 基坑工程有限元分析的相关理论

2.1 基坑工程有限元数值模拟简介

2.2 大型通用有限元软件 ANSYS 简介

3 数值模型的确定及数值分析方法

3.1 计算模型的确定

3.2 计算模型的主要模拟技术和几个基本假定

3.3 深基坑开挖数值模拟的基本步骤

4 数值模拟结果及分析

4.1 内撑式深基坑开挖数值模拟结果及分析

4.2 有无管沟两种工况对比分析

4.3 管沟距基坑边不同水平距离工况对比分析

4.4 管沟不同埋深工况对比分析

4.5 不同基坑平面尺寸工况对比分析

4.6 不同管沟平面尺寸工况对比分析

4.7 本章小结

5 邻近深基坑开挖管沟保护有限元分析

5.1 基坑内侧土体加固对管沟的保护

5.2 管沟侧向土体加固措施

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 本文结论

6.2 展望

参考文献

后 记

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著