桩墙支护基坑开挖引起的土体变形计算方法研究

摘要

随着城市高层建筑和地下市政工程的不断发展，基坑工程施工周边环境也越之复杂，这就要求对基坑施工引起的周围土体的变形进行控制。因此，如何准确预测地层的变形成为基坑工程设计计算中一个越来越重要的问题。目前，对基坑开挖引起的地层变形的研究多集中在预测基坑周围地表沉降，很少涉及地表以下土体的变形，且多为经验、半经验方法，缺乏必要的理论依据，计算结果存在较大的误差。针对这一问题，本文提出一个基于Melan位移解的基坑开挖引起的地层变形的计算方法。本文的主要研究内容及成果如下:
　　(1)运用弹性力学中平衡方程、应力几何方程对Melan应力解正确性进行验证，发现其错误并进行更正，然后推导出其相应的位移解。
　　(2)研究了由不同方法得到的位移解公式，分析了造成差异的原因。针对基坑开挖时的变形特点，提出将Melan位移解用于基坑开挖问题的修正办法。
　　(3)通过对Melan位移解进行积分，得到单元均布荷载作用下的位移解，用以模拟基坑开挖时使土体产生变形的作用荷载。
　　(4)将基坑开挖引起的变形问题视为弹性半无限平面体平面应变问题。运用反对称映射原理，将基坑工程中支护结构对土体的作用荷载视为弹性半无限平面体中作用到土体的作用荷载。故将基坑中桩土界面处土体的侧向位移视为弹性半无限平面体中对称轴截面土体的位移，利用位移以Melan位移解计算出相应的分布荷载。得出分布荷载后，利用Melan位移解可计算出弹性半无限平面中任一点的位移，此位移即为基坑周围任一点土体的位移。以上过程即为本文提出的基于Melan解的桩、墙支护基坑土体变形的计算方法。
　　(5)运用本文提出的计算方法对一深基坑工程进行计算，得到了合理的计算结果，验证了本法的可用性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 地表沉降

1．2．2 地表以下土体位移计算研究

1．2．3 小结

1．3 论文的主要研究内容及技术路线

第2章 Melan问题的位移解

2．1 Melan解

2．1．1 Melan应力解

2．1．2 由Melan应力解推导位移解

2．2 由Mindlin位移解推导平面应变问题的位移解

2．2．1 水平集中力作用下Mindlin位移解

2．2．2 由Mindlin空间位移解推导平面位移解

2．3 由弹性力学位移平衡方程推导位移解

2．3．1 P-N通解

2．3．2 王敏中解

2．4 公式对比分析及算例

2．4．1 公式对比分析

2．4．2 算例

2．5 本章小结

第3章 桩墙支护基坑开挖引起的地层变形计算方法

3．1 单元均布荷载作用下的位移解

3．2 支护结构后侧土体变形计算方法

3．2．1 基本假定

3．2．2 基本原理

3．2．3 位移计算过程

3．3 本章小结

第4章 算例

4．1 工程概况

4．2 地质概况

4．3 支护结构

4．4 弹性支点法计算支护结构变形

4．5 土体位移计算

4．5．1 水平位移计算

4．5．2 沉降计算结果

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目