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坑中坑对基坑性状影响分析

作　者: 钱天平
导　师: 龚晓南
学　校: 浙江大学
专　业: 岩土工程
关键词: 坑中坑二级基坑基坑变形数值模拟正交试验相互影响支护技术
分类号: TU470
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近年来,随着国民经济的发展和城市化进程的不断加快,在城市地下空间开发和高层建筑物的建设过程中,基坑工程层出不穷。目前深基坑支护技术在实际工程中已经得到广泛运用,但对存在坑中坑的二级甚至多级基坑的研究甚少。由于建筑基坑存在不同尺寸大小的承台或为了满足建筑地下室功能的需求,导致坑底开挖深度不同,于是就产生了坑中坑(即二级基坑)甚至多级基坑。坑中坑的施工会使应力重新分布,改变原有的上级基坑施工形成的二次应力场,影响基坑的整体稳定性。并且会导致工程桩偏位或对周围环境造成影响,甚至还会导致基坑失稳坍塌的严重后果。,近几年坑中坑问题的疏忽、处理不得当等导致的工程事故不胜枚举。因此,坑中坑这一问题应该被重视。本文借助有限元程序PLAXIS以及正交试验设计软件Orthogonality Experiment AssistantⅡ对两类典型的坑中坑进行分析,探讨了坑中坑对基坑性状的影响规律,较为系统地总结了坑中坑支护技术与方法,主要内容如下：1、基于有限元法,对两类典型的坑中坑分步开挖进行性状分析,详细讨论了各单独因素对两级基坑变形影响,进而分析两级基坑之间的相互影响规律。在电梯井,集水井等开挖深度和开挖范围较小的坑中坑情况下,通过改变坑中坑到大基坑支护结构的位置以及坑中坑大小等参数,讨论了坑中坑对基坑支护结构的影响；在开挖深度和开挖范围较大的坑中坑情况下,通过改变土体性质、平台宽度、基坑支撑刚度、围护桩桩长及桩径等各种设计参数,讨论了坑中坑大小坑之间的相互影响。2、运用正交试验方法,以有限元计算分析所得的基坑支护结构最大水平位移为试验对象,根据因素数目及工程经验选取合适的因素水平进行数值分析,探讨坑中坑对基坑性状影响因素的参数敏感性大小及显著性,得出坑中坑在开挖过程中各种因素间的交互作用,更深一步分析坑中坑对基坑性状的影响。3、基于基坑计算深度,对坑中坑支护设计中需考虑的相关因素如水压力、土压力、施工超载以及坑中坑对工程桩和基坑围护体的影响进行了探讨。并且较为系统地总结出了坑中坑基坑支护技术与方法,讨论了这些支护方法的特点、适用性以及设计要点。4、通过对福建大剧院基坑工程实例的计算结果和实测数据的对比,验证了本文数值计算结果的合理性及准确性,并提出对存在坑中坑的二级基坑工程设计和施工有意义的结论与建议。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
第1章绪论  11-15
  1.1 课题研究背景  11-12
  1.2 坑中坑研究现状  12-13
  1.3 本文主要的研究内容  13-15
第2章坑中坑对基坑性状影响的平面模拟及影响因素分析  15-49
  2.1 PLAXIS软件介绍  15-18
    2.1.1 边界条件  16-17
    2.1.2 桩土结合面的模拟  17-18
  2.2 不同本构模型下基坑性状数值模拟对比  18-22
    2.2.1 模型的建立与参数的选取  19-20
    2.2.2 不同本构模型下数值分析结果比较  20-22
  2.3 坑中坑数值模型  22-29
    2.3.1 几何模型  22-25
    2.3.2 土体本构计算模型参数的选取  25-29
  2.4 坑中坑对基坑支护结构的影响  29-36
    2.4.1 坑中坑开挖位置对支护结构影响分析  29-32
    2.4.2 坑中坑开挖大小对支护结构影响分析  32-36
  2.5 坑中坑大小坑之间的相互影响  36-46
    2.5.1 基坑土体性状的影响  37-38
    2.5.2 平台宽度的影响  38-40
    2.5.3 一、二级基坑支撑刚度的影响  40-42
    2.5.4 一、二级基坑围护桩桩长的影响  42-44
    2.5.5 一、二级基坑围护桩桩径的影响  44-46
  2.6 本章小结  46-49
第3章基于平面有限元的影响因素正交分析  49-59
  3.1 正交试验实施步骤  50
  3.2 指标、因素与水平的确定  50-52
  3.3 支护结构最大水平位移影响因素正交分析  52-58
    3.3.1 模型1下的支护结构最大水平位移影响因素正交分析  52-55
    3.3.2 模型2下的支护结构最大水平位移影响因素正交分析  55-58
  3.4 本章小结  58-59
第4章坑中坑基坑支护技术  59-67
  4.1 坑中坑支护设计考虑因素  59-61
    4.1.1 土压力  60
    4.1.2 水压力  60-61
  4.2 基坑计算深度的选取  61-62
    4.2.1 基坑外坑计算深度的选取  61-62
    4.2.2 基坑内坑计算深度的选取  62
  4.3 坑中坑支护技术方法与措施  62-66
    4.3.1 放坡  63
    4.3.2 重力式挡墙  63-64
    4.3.3 复合土钉墙  64-65
    4.3.4 钻孔灌注排桩  65-66
  4.4 本章小结  66-67
第5章工程实例分析  67-77
  5.1 工程买例  67-72
    5.1.1 工程概况  67-68
    5.1.2 工程地质条件  68-69
    5.1.3 水文地质条件  69-70
    5.1.4 设计参数的选取  70
    5.1.5 基坑支护方案  70-72
  5.2 基坑支护数值模拟  72-73
  5.3 工程监测对比  73-76
  5.4 本章小结  76-77
第6章结论与建议  77-81
  6.1 本文的主要结论  77-78
  6.2 建议及存在的问题  78-81
参考文献  81-85
附录:作者简历及发表的主要论文  85

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