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深基坑开挖数值模拟与实测研究

作　者: 陈洋
导　师: 王铁梦
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 结构工程
关键词: 开挖数值模拟实测研究深基坑围护开挖深度水平变位库仑土压力理论朗肯土压力理论土的工程性质基坑围护结构基坑开挖
分类号: TU473.2
类　型: 博士论文
年　份: 2001年
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内容摘要

本文在总结目前土的工程性质及深基坑围护理论研究现状的基础上，分析评价了深基坑工程中常用的几种围护结构形式的特点和适用范围，对上海地区软土地基条件下深基坑围护体系设计、施工、理论及相关问题进行了广泛探讨和深入研究，在分析了库仑土压力理论和朗肯土压力理论的主、被动土压力随土的内聚力和内磨擦角的变化规律和在工程应用中遇到的一些问题的基础上提出了自己的看法，认为实际土体即使能够达到土体的极限状态也不可能始终保持，应用灰色系统理论研究了墙体厚度、开挖历时、开挖深度等因素与挡土墙水平变位的关联度，结果表明当将开挖深度与挡墙深度统一为墙体根入比考虑时，挡墙厚度和开挖历时是影响挡墙水平变位的两个最重要因素。在分析混凝土的徐变、干缩、弹性模量随龄期增长和应力应变关系非线性特性的基础上提出了一种形式上类似于广义凯尔文模型的混凝土非线性弹性粘弹性流变模型。根据软粘土的流变特性提出了一种粘弹粘塑性流变模型。开发了一套兼有深基坑围护结构设计计算和流变分析功能的有限元程序。运用该程序对上海永银大厦深基坑工程分工况进行了围护结构稳定性、内力、变形的设计计算和严格按照工程实际挖土、支撑时间和工况，将开挖过程分成十四个开挖步的平面应变二维流变模拟计算，通过与现场实测数据对比分析表明，二维流变分析结果能够较好地符合工程实际，挡土墙的变位在开挖坑底土体时增长较快，在坑内取土卸载结束后仍然不断增长。支撑变形中混凝土干缩和徐变占有较大比例，温度对支撑应力应变有显著影响，但影响数值难以量化，支撑轴力受挖土方式和方法的影响分布不均匀。基坑开挖对坑外土体的影响范围约在二倍的开挖深度，坑外土体的最大沉降值约为挡墙最大水乎变位的0．7倍，最大沉降点距基坑约为开挖深度的0．7倍，坑内土体的隆起为开挖深度的1．34％，土体塑性区主要分布在坑内开挖面附近和坑外地表附近随基坑开挖逐渐扩展，开挖步结束时未形成连通的大片塑性区。

全文目录

  2-3
  3-7
第一章序论  7-15
  第一节引言  7-8
  第二节研究现状及文献综述  8-11
  第三节深基坑的破坏形式及开挖引起的环境问题  11-13
  第四节本文主要研究内容  13-15
第二章围护结构的设计计算  15-45
  第一节支护方案的类型与特点  15-20
  第二节各种支护形式的分析与选用  20-26
  第三节深基坑设计施工中的问题及讨论  26-41
  第四节挡土墙位移地灰色关联分析  41-45
第三章混凝土与软粘土特性及本构模型  45-71
  第一节混凝土应力应变特性  45-50
  第二节混凝土本构模型  50-55
  第三节软粘土特性  55-56
  第四节软粘士的应力应变模型  56-64
  第五节本文选用的分析模型  64-71
第四章基坑开挖有限元解析  71-86
  第一节混凝土非线性模型有限元解析  71-76
  第二节饱和软粘土粘弹—粘塑性流变有限元解析  76-82
  第三节土体与围护墙体的接触单元  82-85
  第四节时间步长的选择和收敛准则  85-86
第五章基坑开挖有限元软体开发  86-97
  第一节引言  86
  第二节深基坑围护体系设计计算  86-94
  第三节探基坑开挖变计算  94-97
第六章设计和流变计算结果及实测对比  97-123
  第一节工程实例概况  97-100
  第二节设计计算  100-108
  第三节流变分析  108-114
  第四节现场实测结果  114-120
  第五节计算与实测对比分析  120-123
第七章结论  123-127
  127-135
致谢  135

深基坑开挖数值模拟与实测研究

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