天津富力黛湖深基坑开挖有限元模拟与监测分析

摘要

随着中国城市化进程不断发展，高层、超高层建筑的修建工程越来越多，另一方面，城市轨道交通也得到了较大的发展，诸如高层建筑的修建以及大型地铁车站的修建，都需要进行大量基坑的开挖工程，目前在深基坑的修建过程中一般以控制受力及变形为主，因此，如何有效的控制好基坑受力及其变形，在动态施工过程中保证基坑安全稳定是目前研究的重点。 本文基于天津富力黛湖深基坑工程实例，前期通过查阅分析相关的国内外深基坑工程资料和文献，阐述了深基坑工程的发展现状，分析了现有技术的不足，论述总结了已有的结构内力分析法、经典土压力计算理论和有限元理论。利用有限元软件ABAQUS建立了大面积不规则形状深基坑的三维有限元模型，并利用有限元软件对异形深基坑开挖过程中不同的施工步骤进行模拟，研究施工过程中的最不利情况，计算并分析围护桩墙不同施工步下的内力与变形，分析相对应的土体变形情况。分了基坑开挖过程中连续墙的整体变形与影响因素，为基坑开挖施工支护结构病害预处理提供了相关参考。 研究了复杂形状基坑围护结构的变形及受力特点，对其角部围护结构进行了较为详细的分析，认为角部围护结构的变形同时受两个方向围护结构变形的影响，同时又受到土体较强的约束作用，其变形机理较为复杂。 研究了基坑外堆载对于基坑土体的变形有的影响，通过数值模拟，在不同分析步施加递增的堆载，对有围护桩墙一侧的土体横向位移增加速率约为0.16mm/kPa，而没有围护桩墙一侧的基坑土体横向位移速率达到了0.217mm/kPa，同时坑底土体的回弹也有所增加。 通过实测数据以及数值模拟分析了基坑土体的横向变形规律，认为数值模拟结果较实测数据偏大但相差不大，且二者的变化趋势吻合度也较高，变形最大的区域为同一区域，证明了有限元软件用于复杂基坑设计的重要性。也通过监测数据分析了基坑施工过程中对于临近建筑沉降的影响。基坑临近建筑沉降曲线表明按照其沉降量的相对大小可以分为三个区，距离基坑开挖侧最近区域沉降值较大，最小沉降量只占最大沉降量的60%左右，因此在基坑开挖过程应密切关注相邻建筑的监测数据，防止建筑由于不均匀沉降导致事故的发生。

目录

声明

第1章 绪论

1.1选题依据及研究意义

1.2深基坑支护工程的研究现状和目前存在的问题

1.2.1基坑变形研究现状

1.2.2基坑工程有限元法研究现状

1.3基坑工程特点及发展趋势

1.3.2基坑工程发展趋势

1.4本文的主要研究内容

第2章 基坑工程基本理论

2.1基坑支护

2.2基坑开挖

2.3基坑变形

2.3.1支护结构变形

2.3.2坑底隆起

2.4排桩支护计算方法

2.5本章小结

第3章 基坑支护结构设计

3.1工程概况

3.1.2场地地层分布及土质特征

3.1.3地基土分布特点

3.2基坑支护设计方案

3.2.3围护结构

3.3围护结构计算

3.3.1计算条件

3.3.2选取计算剖面

3.3.3计算过程

3.4基坑降水及技术要求

3.5基坑风险源分析与应急预案

3.6本章小结

第4章 基坑开挖有限元模拟及分析

4.1有限元模型建立依据

4.1.2建模依据

4.1.3模型材料参数

4.2基坑开挖过程受力及变形分析

4.2.1基坑开挖二维扩展数值模型

4.2.2不同堆载作用下基坑土体位移分析

4.3复杂形状深基坑有限元模型计算与分析

4.3.1三维有限元模型建立

4.3.2基坑土体受力及变形分析

4.3.3基坑围护桩墙受力及变形分析

4.3.4不同堆载下基坑土体及围护桩墙变形分析

4.4本章小结

第5章 基坑工程变形监测及分析

5.1 基坑监测要求

5.1.1监测项目

5.1.2检测频率

5.1.3监测报警值

5.2基坑场地变形监测数据与分析

5.2.1基坑监测点布置

5.2.2基坑放坡端土体水平变形监测数据与分析

5.2.3基坑相邻建筑沉降监测数据与分析

5.2.4基坑土体变形监测数据与有限元结果对比分析

5.3本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2进一步研究展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢