基坑开挖对单桩承载力影响性状的数值模拟分析

摘要

根据德州某工程中基桩在基坑开挖前后的静载荷试验结果，发现相同入土深度的基桩，在基坑开挖后其单桩竖向抗压承载力与基坑开挖前相比减小了很多（约42.47％）。针对这一现象本文采用理论分析与数值模拟相结合的方法进行研究。
　　 通过有限差分软件FLAC3D对实际工程的建模分析，对模拟结果进行一定的拟合，确定合理的参数。分析试桩在基坑开挖之后，其内力、变形等方面的规律变化。模拟结果显示，基坑开挖之后，桩土之间的法向应力减小了很多，导致桩土界面极限摩阻力减小，造成单桩竖向抗压极限承载力下降，使得基坑工程存在安全隐患;开挖过程中及完成之后坑底土体一直发生回弹，土体回弹位移大于桩体回弹位移，桩土之间产生相对位移，土对桩产生上拔作用，桩身下部存在向下摩擦力来平衡坑内土对桩身上部产生的上拔力，对荷载的传递产生影响;基坑回弹之后土体和桩土界面之间参数的变化对桩土接触面有一定的影响，抗剪刚度降低，进而影响其承载力。在其他条件相同时，随着开挖深度的加大，基桩的实际承载力与计算值的差距逐渐加大，即开挖深度越大则基桩承载力减小的程度也会越大;随着开挖宽度不断加大，单桩竖向承载力在不断的减小，对基桩承载力的减小影响逐渐变大;桩体越长，由于基坑开挖对单桩承载力的减小会随着桩体的长度而减小;土体粘聚力值越大，基桩的承载力也就越大，受到的减小的影响越小。
　　 最后得出结论:基坑开挖之后，单桩竖向抗压承载力与基坑开挖前相比减小，坑底试桩承载力甚至不满足设计的要求，威胁到建筑物安全。采用覆土条件下的基桩承载力计算单桩竖向承载力是偏不安全的。根据覆土条件下的静载试验结果来确定基桩承载力，不仅要扣除开挖土层范围内的桩侧摩阻力，还要考虑基坑开挖卸荷对桩侧摩阻力的影响。

目录

声明

摘要

第1章 问题的提出

1．1 工程实测结果

1．1．1 工程概况

1．1．2 桩基设计

1．1．3 单桩静载试验结果

1．2 原因分析及研究路线和方法

1．2．1 原因分析

1．2．2 本文研究路线和方法

第2章 国内外研究现状

2．1 基坑回弹理论

2．2 基坑开挖对工程桩的影响

2．3 单桩竖向极限承载力概念

2．3．1 单桩静载试验

2．3．2 结合静力触探等原位测试

2．3．3 经验参数法

2．3．4 桩的本身强度

第3章 FLAC3D简介

3．1 有限差分计算方法的简介

3．2 FLAC3D简介

3．3 FLAC／FLAC3D的计算特征

3．4 FLAC3D求解流程

第4章 数值模拟分析

4．1 计算模型的建立

4．1．1 建立模型的基本假设

4．1．2 深基坑开挖的计算范围

5．1．3 基坑开挖荷载的模拟

4．1．4 桩土相互作用模拟

4．1．5 边界条件的确定

4．1．6 开挖过程的模拟

4．2 模拟计算的结果

4．3 不同因素的桩基承载力影响程度分析

4．3．1 不同开挖深度对桩基承载力的影响

4．3．2 不同开挖宽度对桩基承载力的影响

4．3．3 不同桩长对桩基承载力的影响

4．3．4 土体粘聚力对基桩承载力的影响

4．3．5 本节小结

第6章 结论与展望

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况