基坑坑内暗墩加固机理及计算方法研究

摘要

随着我国经济的发展，城市地下空间的开发越来越为人们所重视，基坑开挖深度和规模增加，基坑支护方案设计不仅要保证基坑自身安全稳定，而且要求采取有效措施减小基坑开挖引起的周边环境变形。基坑坑内暗墩加固是减小软土基坑支护结构变形的有效措施之一，但其理论研究远落后于工程实践，本文通过理论推导和有限元模拟的方法，在现有研究成果基础上对其加固机理及设计方法开展进一步深入研究，主要工作如下。
　　（1）从力学角度出发，基于广义胡克定律及材料力学里面变形及内力计算的公式，推导出被动区域土体变形公式。由公式可知，加固土体增大了土体的抗剪强度参数c,φ值及弹性模量及其与周围环境的摩擦系数，使得该部分土体的变形量减小，进而有效的控制基坑的变形。
　　（2）利用Midas/gts有限元软件建立模型，分别对加固体宽度、加固体的弹性模量以及开挖深度与加固体宽度之间的关系进行了分析，结果显示基坑坑内加固能有效地控制基坑的变形，并且得到加固宽度在0.55H～0.625H之间及弹性模量在300MPa左右时有最佳的加固效果。
　　（3）对支护结构的变形计算所采用的m值法中关键值m的取用进行分析，根据有限元模拟结果，拟合出适用于当地的m值计算公式，结果显示m值与不同加固宽度之间满足指数函数关系，与距离开挖面深度之间满足幂级数关系，它考虑了不同加固宽及水泥土弹性模量等影响因素，使m值取值更接近于实际，改正了目前m值取值的随意性，为之后支护结构变形计算中m值确定提供依据。
　　（4）介绍了支护结构计算的基本原理，并结合镇江地区某一工程实例，对考虑加固体作用的支护结构进行计算分析，在计算过程中合理考虑了m值，所得结果与有限元模型结果进行比较，进一步说明进行坑内加固能够控制基坑的变形和本文方法的合理性。

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第一章 绪 论

1.1 问题的提出

1.2软土基坑开挖变形机理

1.3 暗墩加固国内外研究现状

1.4水泥水泥土物理力学性能研究现状

1.5 支护结构计算方法

1.6 本文主要研究内容

第二章 水泥土搅拌桩加固机理

2.1 水泥土物理化学反应

2.2 水泥土加固开挖卸荷引起的水平位移u1

2.3 坑内外的水土压力差引起的水平位移u2

2.4 本章小结

第三章 基坑坑内暗墩加固有限元分析

3.1 基坑开挖的二维弹塑性有限元基本原理

3.2坑内暗墩加固的二维有限元分析

3.3 本章小结

第四章 暗墩加固效果影响因素分析及m值确定

4.1基坑加固的作用

4.2基坑加固的影响因素

4.3同加固宽度与m值关系拟合

4.4 本章小结

第五章 考虑暗墩作用支护结构变形计算

5.1 支护结构计算理论

5.2 基坑开挖阶段暗墩加固支护结构计算研究

5.3 工程实例

5.4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢