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深基坑中圆形冻土墙与内衬相互作用的探讨

作　者: 鲁先龙
导　师: 陈湘生；龙志阳；楼根达
学　校: 煤炭科学研究总院
专　业: 岩土工程
关键词: 深基坑 人工冻土 冻结法 冻土墙 蠕变 模型试验
分类号: TU753
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 199次
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内容摘要


冻土墙与内衬相互作用是冻结法矿山凿井中的研究难题，也是冻结法用于深基坑工程中的关键难题之一。本文详细地分析了人工冻结法在深基坑工程中的应用形式与存在的问题，并采用理论分析、数值模拟计算、物理模型试验相结合的研究方法，对深基坑工程中圆形冻土墙和内衬相互作用规律进行了探讨性研究。弹塑性模型计算表明，冻土墙和内衬的位移与应力分布同开挖段高关系不是十分明显，相互作用主要表现为内衬对冻土墙变形的约束作用；但在蠕变模型中冻土墙位移和受力同冻土蠕变特性，开挖段高、暴露时间等施工工艺密切相关。在较小的应力水平下，暴露段冻土墙径向位移变化与我国人工冻土典型蠕变曲线相似并呈衰减型增长，开挖暴露段对上部已经支护好和下部尚未开挖段冻土墙位移影响较小，这些数值模拟结果同物理模型试验结果比较吻合。表明在今后的实际工程中，必须考虑冻土蠕变特性，优化施工工艺，实行小段高快速掘进，以控制蠕变位移增长，减小冻土墙和内衬受力。本文研究表明，采用理论分析、数值模拟和物理模型试验相结合的方法研究冻结法应用于深基坑工程中冻土二墙和内衬结构相互作用是可行的，具有科学性、先进性，能促进本学科的发展。

全文目录


1 概述  8-18
  1．1 深基坑支护技术的发展和现状  8-10
  1．2 深基坑支护方案的影响因素  10-11
    1．2．1 工程地质及水文地质条件  10
    1．2．2 基坑的几何尺寸  10
    1．2．3 施工环境及其周围条件  10-11
  1．3 冻结工法简介及其在基坑工程中的应用  11-14
  1．4 冻土墙和内衬间相互作用的研究现状  14-17
    1．4．1 冻土墙和内衬受力状态的研究  14-15
    1．4．2 冻土墙的变形研究  15-16
    1．4．3 冻土墙和内衬间相互作用的时、空性状  16-17
  1．5 本文的研究内容  17
  1．6 本文的研究方法和技术路线  17-18
2 冻土墙和内衬的相互作用与设计准则  18-29
  2．1 冻土墙和内衬的相互作用  18-24
    2．1．1 概述  18
    2．1．2 冻土的蠕变  18-19
    2．1．3 冻土墙和内衬结构相互作用的基本公式  19-24
  2．2 冻土墙设计  24-26
  2．3 混凝土内衬设计  26-28
    2．3．1 内衬厚度设计  26-27
    2．3．2 内衬结构环向稳定性验算  27-28
  2．4 小结  28-29
3 冻土墙与内衬相互作用的弹塑性数值模拟  29-46
  3．1 数值模拟方法概述  29-30
  3．2 ANSYS程序简介  30
  3．3 模拟工程概况  30-31
  3．4 数值模拟基本假设  31
  3．5 数值模拟有限元模型  31-33
  3．6 有限元模型的边界条件  33
  3．7 数值模拟的材料模式和屈服准则  33-35
    3．7．1 材料模式选取  33-34
    3．7．2 DP材料屈服准则  34-35
  3．8 弹塑性数值模拟的计算过程  35-36
  3．9 模拟结果与分析  36-44
    3．9．1 位移  36-40
    3．9．2 受力分析  40-44
  3．10 小结  44-46
4 冻土墙和内衬相互作用的蠕变模型数值模拟  46-64
  4．1 人工冻土的蠕变计算  46-48
  4．2 蠕变数值模拟计算方法  48-50
    4．2．1 蠕变数值模拟数学方程  49-50
    4．2．2 蠕变数值模拟实现过程  50
  4．3 模拟结果与分析  50-62
    4．3．1 暴露段冻土墙蠕变位移估算  50-52
    4．3．2 暴露段蠕变位移规律  52-58
    4．3．3 蠕变位移沿深度分布规律  58-60
    4．3．4 底臌  60
    4．3．5 冻土墙的受力分析  60-62
  4．4 小结  62-64
5 冻土墙和内衬相互作用模型试验  64-77
  5．1 模型试验研究发展概述  64-65
  5．2 模型试验的相似准则与模化方法  65-67
  5．3 模型试验的实施  67-71
    5．3．1 模型尺寸设计  67-68
    5．3．2 试验荷载  68-69
    5．3．3 模型的测试系统  69-71
  5．4 模型试验结果与分析  71-76
    5．4．1 冻土墙和内衬结构的位移  71-74
    5．4．2 内衬结构和冻土墙间径向作用力  74-76
    5．4．3 内衬结构和冻土墙间的摩擦力  76
  5．5 小结  76-77
6 结论与展望  77-79
  6．1 主要结论  77
  6．2 课题研究中的一些认识与展望  77-79
参考文献  79-84
致谢  84

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑施工 > 各项工程与工种 > 基础工程
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