基坑施工引起坑周土体应力与位移场变化特征研究

摘要

基坑工程是实践性很强的岩土工程问题，在进行基坑施工时，周围地层变形对临近构筑物产生很大的影响，开挖引起的变形控制迄今尚难于得出较为准确的定量结论，因此有必要对基坑开挖时受影响的土体区域，特别是基坑支护墙后土体的应力场、位移场进行分析与研究。 本文从弹性力学基本原理出发，基于一定的假设，对支护结构以上的坑周浅层土体的应力和位移场公式进行了推导。本文利用数值分析的方法得出了在考虑孔压作用下的有限单元法方程，给出了编程框架。 本文运用上述两种分析方法对上海市轨道交通九号线桂林路车站基坑进行了分析，计算结果跟实测结果比较接近，得出如下结论： 1、弹性力学解析法的求解结果与工程实测结果的变形趋势相一致，反映了土体变形的规律； 2、数值分析的结果表明，在基坑支护结构的底部，存在明显的土体向基坑内的流动现象，并致使坑周土体产生地层损失； 3、数值分析的结果表明，基坑周边土体受开挖的影响，处于同一水平面的土体均出现指数型沉降曲线，并随土体深度的增加，该曲线上的沉降值会逐渐增加； 4、数值分析结果还表明，坑周土体的沉降最大值的点，出现在距离坑周约1.5倍开挖深度处。最后，笔者对本文的不足之处进行了总结，并对下一步的发展方向进行讨论和展望。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1引言

1.2国内外文献综述

1.2.1基坑变形的分类

1.2.2基坑变形的预测

1.2.3建筑物承受不均匀沉降能力的研究

1.3本文的研究技术路线

第2章基坑施工引起的坑周土体应力位移场解析

2.1研究现状

2.2基坑开挖引起的附加应力分析

2.2.1基坑开挖引起的土压力作用模式的假定

2.3土体附加应力及位移解析

2.3.1基本假定

2.3.2附加应力推导

2.3.3土体位移增量解析

2.3.4解析公式中参数的取值

2.5本章结论

第3章基坑施工引起的坑周土体位移场的数值分析

3.1Biot固结理论基本方程

3.1.1.平衡方程

3.1.2.本构方程

3.1.3.几何方程

3.1.4.渗流连续方程

3.2平面四结点等参元单元构造

3.3有限元方程的建立

3.3.1单元方程

3.3.2形成单元刚度矩阵

3.3.3半增量法总体有限元方程的建立

3.4高斯积分法求刚度矩阵及列向量

3.4.1高斯积分基本公式

3.4.2刚度矩阵的高斯积分求法

3.4.3列向量的高斯积分求法

3.5支护结构及接触面单元的处理

3.5.1支护单元

3.5.2接触单元

3.6基坑计算程序实现

3.7本章结论

第4章工程实例分析

4.1工程概况

4.2弹性力学解析解计算结果

4.3数值分析计算结果

4.3.1有限元计算模型

4.3.2土体变形随工况推进的发展

4.3.3孔隙水压力的变化规律

4.4本章结论

第5章结论与展望

5.1本文的主要结论

5.2研究展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果