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深基坑复合土钉支护结构稳定性机理研究

作　者: 司占峰
导　师: 葛克水
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 地下建筑工程
关键词: 基坑支护预应力锚杆复合土钉支护数值模拟
分类号: TU753
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 86次
引　用: 2次
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内容摘要

随着我国国民经济的高速发展,城市规模不断扩大,我国的深基坑工程也日益增多,且工程规模和技术要求的难度越来越大,传统土钉支护技术由于其固有的局限性已不能满足当前时代发展的需要。复合土钉支护技术作为一种灵活多变的新型支护结构,是传统土钉技术的继承和发展,具有广阔的发展前景。但国内外针对复合土钉支护技术的稳定性分析和作用机理的研究还不够完善。本文以工程实例为背景,结合理论分析和数值模拟的方法,模拟了复合土钉基坑开挖与支护的全过程,对普通土钉与复合土钉的工作机理以及边坡土体位移、应力分布变化规律进行了初步的探讨。在已有研究成果基础上,首先对复合土钉支护技术的产生和研究现状做了阐述,并指出复合土钉支护技术研究目前存在的一些问题,对预应力锚杆复合土钉支护的作用机理及其失稳模式进行了探讨;利用FLAC3D数值模拟方法,选用Mohr-Coulomb屈服准则对复合土钉支护的工程实例进行研究,对预应力锚杆复合土钉支护结构进行了较为系统的分析,并探讨了复合土钉支护机理以及基坑变形、应力变化存在的规律。对复合土钉支护全过程的数值模拟研究表明,基坑坡体的最大水平位移发生在坡顶处,预应力锚杆可有效控制基坑坡体的侧向变形;基坑坡体的水平位移随开挖深度的增大而增大,并且位移的增加速度也随开挖深度递增,下层土体的开挖对上层已有支护临空面有较大影响;复合土钉支护结构主要受拉力作用,且内力分布不均匀,土钉和预应力锚杆承担了大部分荷载,从而使支护范围内土体承受较低的应力,充分发挥了其应力传递和扩散的作用,对土体应力集中现象有所改善;基坑坡脚处应力集中较为严重,实际支护设计与施工过程中,对坡脚处应密切监测,严禁超挖并进行及时支护。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-21
  1.1 研究目的及意义  10-13
  1.2 土钉支护技术的研究概况  13-17
    1.2.1 土钉支护技术的形成与发展  14-15
    1.2.2 土钉支护理论分析  15-17
  1.3 复合土钉支护技术的形成与发展  17-20
    1.3.1 土钉支护技术存在的局限性  17-18
    1.3.2 复合土钉技术的产生  18
    1.3.3 复合土钉技术的研究现状  18-19
    1.3.4 复合土钉技术研究存在的问题  19-20
  1.4 研究内容  20-21
第2章土钉支护体系工作性能与作用机理  21-31
  2.1 土钉支护的工作性能  21-24
    2.1.1 土钉支护的破坏类型  21-22
    2.1.2 土钉支护的受力分布  22-23
    2.1.3 土钉支护的位移  23
    2.1.4 土钉支护面层土压力  23-24
  2.2 复合土钉支护作用机理分析  24-31
    2.2.1 土钉、预应力锚杆与土体的相互作用  24-28
    2.2.2 破坏模式与稳定性分析  28-31
第3章深基坑复合土钉支护数值模拟  31-65
  3.1 工程概况  31-43
    3.1.1 工程地质情况  32-33
    3.1.2 水文地质条件  33-34
    3.1.3 工程特点分析  34-35
    3.1.4 基坑周边施工条件分析  35-36
    3.1.5 支护设计方案  36-43
  3.2 FLAC~(3D)软件简介  43-47
    3.2.1 FLAC~(3D)程序的基本特点  43-45
    3.2.2 FLAC~(3D)程序基本原理  45-46
    3.2.3 FLAC~(3D)程序求解一般过程  46-47
  3.3 数值模拟分析模型的建立  47-48
    3.3.1 选用的结构单元  47
    3.3.2 土体本构模型  47-48
    3.3.3 基坑开挖模拟  48
  3.4 复合土钉支护数值模拟  48-65
    3.4.1 支护模型的确定和土体参数选取  48-50
    3.4.2 模型边界条件  50
    3.4.3 模型特点  50
    3.4.4 数值模拟分析  50-65
第4章结论与建议  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-69

深基坑复合土钉支护结构稳定性机理研究

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