砂卵石地层圆形深基坑排桩支护结构土压力计算方法研究

摘要

近些年来，圆形深基坑工程在成都地区渐渐兴起，该地区多数为砂卵石地层，排桩支护结构是工程中经常采用的结构类型之一。不过大多数排桩支护结构设计方法没有考虑支护结构和土体之间的空间共同变形效应，导致了计算结果与实际存在较大差别。因此，本文以砂卵石地层圆形深基坑排桩支护结构土压力为研究课题，提出考虑支护结构和土体相互作用的土压力计算方法。本文的主要研究工作如下:
　　1)采用微分极限平衡法对圆形深基坑周围滑体进行分析，推导出圆形深基坑桩后土压力的近似理论计算公式，其间考虑了桩土界面强度参数。近似理论方法得出圆形深基坑桩后土压力的分布规律，呈现出非线性分布，在土层分界面处有急剧增大或减小的特点。与Rankine土压力结果作对比，实例分析表明二者分布规律相似，Rankine解平均超出约为10％。
　　2)通过近似理论方法分析土压力的影响因素，得出圆形深基坑桩后土压力随基坑深度和土体重度的增大呈线性增大;随滑体内摩擦角的增大呈非线性减小，随滑体粘聚力的增大呈线性减小;随桩土界面外摩擦角和外粘聚力的增大呈线性减小。
　　3)针对砂卵石地层圆形深基坑排桩框架支护结构进行了室内模型试验研究。通过在模型桩上粘贴微型压力盒，测出排桩的土压力分布规律。结果表明，坑底以上桩后土压力随着深度增加呈非线性增长。试验结果与理论计算结果的土压力分布规律相似，理论值要比试验值平均超出约24％。
　　4)运用三维有限差分法对砂卵石地层圆形深基坑开挖支护过程进行数值模拟，得到了桩后土压力的分布规律，呈现出近似三角形的分布形式。将数值模拟结果与理论计算结果进行对比，分布规律整体上具有相似性，偏差在20％～30％之间。
　　5)通过数值模拟对比不同坑径的圆形深基坑开挖支护过程，分析土体的拱效应对桩后土压力的影响规律。得出在轴对称情况下，圆形深基坑的空间拱效应主要受基坑深径比h/r的影响。当坑深不变，随着半径的减小，空间拱效应会越来越明显，桩后土压力合力具有非线性减小的特征。
　　本文的研究工作可为砂卵石地层圆形深基坑工程支护结构土压力的设计计算提供指导与参考，有助于全面认识此类深基坑工程的特点。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 概述

1．2．2 圆形深基坑工程的应用

1．2．3 排桩支护结构的研究现状

1．2．4 圆形基坑土压力的理论研究

1．2．5 基坑排桩支护结构的设计研究

1．3 主要研究内容

1．4 技术路线

第2章 圆形深基坑桩后土压力的理论推导

2．1 模型基本假定

2．2 理论公式推导

2．3 土压力的影响因素

2．4 工程实例分析

2．5 本章小结

第3章 圆形深基坑土压力室内模型试验研究

3．1 相似静力学理论

3．1．1 相似的概念

3．1．2 模型试验参数设计

3．2 室内模型试验

3．2．1 试验模型

3．2．2 试验结果与分析

3．3 本章小结

第4章 圆形深基坑桩后土压力数值模拟分析

4．1 概述

4．2 二重厂淬火炉圆形深基坑数值模拟

4．2．1 模型建立

4．2．2 参数选取

4．2．3 边界条件

4．2．4 模拟步骤

4．3 桩后土压力结果分析

4．4 某圆形深基坑工程数值模拟

4．5 圆形深基坑的空间拱效应分析

4．5．1 坑径为20m

4．5．2 坑径为30m

4．6 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加科研工作及发表学术论文