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坑底软土对基坑整体稳定性及变形的影响

作　者: 许岩剑
导　师: 肖仁成
学　校: 南华大学
专　业: 结构工程
关键词: 基坑工程坑底软土整体稳定性及变形支护形式
分类号: TU753
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

坑底软土对基坑整体稳定性及变形的影响的研究,是基坑工程中的重要课题。本文简单介绍了目前用于基坑工程稳定性及变形计算的基本理论和计算方法;介绍了各种有限元理论方法在基坑工程计算分析中的特点,着重阐述了用于分析此课题的有限元模型的关键技术、单元类型等;运用大型有限元软件ABAQUS建立基坑模型,土体按地质分层处理,且考虑分步开挖和分步支护;运用上述有限元模型和理正深基坑支护设计软件F-SPW5.3版(目前实践中采用的方法)对基坑稳定性及变形进行分析,上述分析主要从软土分布位置、软土厚度、软土基坑开挖深度及软土物理力学性质方面进行研究;根据总结出的各个因素对基坑稳定及变形的影响规律,对放坡、土钉墙、水泥搅拌桩、排桩(桩锚)、水泥搅拌桩和土钉联合支护这几种支护形式在软土基坑中的使用条件及机理进行研究,从而指导此类基坑的设计及施工;最后采用有限元模型对某工程实例进行分析,计算出基坑开挖后的变形特征并与实际结果进行比对。本文得出了坑底软土“临界深度”和“界限厚度”的概念,并且得到了水泥土搅拌桩与土钉联合支护的基坑滑动面形状不再呈常规的圆弧形,土钉水平投影段范围内滑弧呈水平向拉长的结果,对基坑支护工程有较好的实际指导意义。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-21
  1.1 概述  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-19
    1.2.1 基坑工程稳定性的研究现状及常用计算方法  9-13
    1.2.2 基坑工程变形的研究现状及常用计算方法  13-19
  1.3 本文的主要研究内容  19-21
第二章基坑工程的有限元理论及关键技术  21-35
  2.1 有限元方法概述  21-22
  2.2 ABAQUS 中有关技术的分析  22-31
    2.2.1 单元的生死功能  22-24
    2.2.2 非线性  24-26
    2.2.3 初始应力场的确定  26-27
    2.2.4 接触面的模拟  27-28
    2.2.5 土体的本构模型  28-31
  2.3 建模求解中的关键技术  31-35
    2.3.1 强度折减法  31-32
    2.3.2 基坑分步开挖的有限元模拟过程  32-33
    2.3.3 模型的处理  33
    2.3.4 模型的单元类型  33-35
第三章影响基坑稳定性及变形的因素  35-51
  3.1 引言  35
  3.2 软土分布位置对基坑整体稳定性及变形的影响  35-38
    3.2.1 软土层位于坑底以上  36
    3.2.2 软土层位于坑底位置  36
    3.2.3 软土层位于坑底以下，临界深度以内  36-37
    3.2.4 软土层位于临界深度以下  37-38
  3.3 软土厚度对基坑整体稳定性及变形的影响  38-43
    3.3.1 软土厚度对不同开挖深度基坑的影响  38-41
    3.3.2 界限厚度  41-43
  3.4、软土基坑开挖深度对基坑整体稳定性及变形的影响  43-46
    3.4.1 开挖深度对基坑应力分布的影响  43-45
    3.4.2 开挖深度与抗剪强度的关系  45-46
  3.5 软土物理力学性质对基坑整体稳定性及变形的影响  46-49
    3.5.1 抗剪强度参数的取值  46-47
    3.5.2 抗剪强度参数对整体稳定性及变形的影响  47-49
  3.6 本章小结  49-51
第四章各种支护方式在软土基坑中的应用  51-74
  4.1 引言  51
  4.2 放坡开挖在软土基坑中的应用  51-53
    4.2.1 坑底分布小厚度软土层  51-52
    4.2.2 基底以上分布小厚度软土层  52-53
    4.2.3 基底以下分布小厚度软土层  53
  4.3 土钉墙在软土基坑中的应用  53-55
  4.4 水泥搅拌桩在软土基坑中的应用  55-64
    4.4.1 基坑的变形控制  55-60
    4.4.2 基坑的稳定性控制  60-62
    4.4.3 水泥搅拌桩桩身外侧拉应力分布  62-64
  4.5 排桩（桩锚、排桩+内支撑）支护在软土基坑中的应用  64-66
    4.5.1 软土基坑中的适用方式  64-65
    4.5.2 使用预应力管桩时的问题  65-66
  4.6 水泥搅拌桩和土钉联合支护在软土基坑中的应用  66-72
    4.6.1 模型的建立  67-69
    4.6.2 接触设置及边界条件确定  69
    4.6.3 强度折减法数值模拟过程  69
    4.6.4 计算分析  69-71
    4.6.5 小结  71-72
  4.7 本章小结  72-74
第五章工程实例分析  74-80
  5.1 工程概况  74
  5.2 有限元模型的建立  74-77
    5.2.1 模拟思路  74-75
    5.2.2 模型的建立  75-76
    5.2.3 接触设置及边界条件确定  76
    5.2.4 数值模拟过程  76-77
  5.3 计算分析  77-79
    5.3.1 模拟结果（模型一）与监测数据的对比  77
    5.3.2 模型二的结果分析  77-78
    5.3.3 模型一和模型二的结果对比分析  78
    5.3.4 极限状态时基坑的变形特性  78-79
  5.4 模拟结论  79-80
第六章结论与展望  80-84
  6.1 结论  80-83
  6.2 展望  83-84
参考文献  84-87
致谢  87-88
攻读硕士学位期间发表论文  88

坑底软土对基坑整体稳定性及变形的影响

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