考慮滲流的基坑開(kāi)挖數(shù)值模擬與參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、基坑工程作為一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜、綜合性強(qiáng)的系統(tǒng)工程,它的降水、支護(hù)、開(kāi)挖和回填的整個(gè)施工過(guò)程,都涉及到地下水滲流、支護(hù)體系受力變形和周邊土體沉降。在地下水位較高的地區(qū),基坑開(kāi)挖的滲流問(wèn)題表現(xiàn)得尤為突出。開(kāi)挖與降水是土體和支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性變化的共同誘因,而這兩者的變化又對(duì)開(kāi)挖和降水起指導(dǎo)和控制作用。目前的基坑工程研究中,關(guān)于滲流對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和土體影響的研究還比較少。
　　本文以深圳某基坑工程實(shí)例為背景,以勘察報(bào)告、土工試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)資料

2、為依據(jù),在基坑變形理論和滲流理論的基礎(chǔ)上,利用Midas/GTS有限元分析軟件,在考慮滲流作用的前提下,進(jìn)行了基坑分步開(kāi)挖的數(shù)值模擬。主要的研究?jī)?nèi)容與成果如下:
　　1、對(duì)該基坑開(kāi)挖支護(hù)的施工過(guò)程建立了立體的監(jiān)測(cè)體系,獲得了如下原位監(jiān)測(cè)成果:支護(hù)樁頂水平位移、樁體變形、錨索索力變化、支撐軸力變化和地下水位變動(dòng)等。這些成果反映了該監(jiān)測(cè)體系的有效性,有一定的推廣價(jià)值。隨后進(jìn)行了場(chǎng)地主要土層的室內(nèi)試驗(yàn),得出了土體粘聚力、內(nèi)摩擦角、壓縮模

3、量和滲透系數(shù)等關(guān)鍵的參數(shù),并參考了經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值,為有限元模型的建立做了準(zhǔn)備。
　　2、研究了邊降水邊開(kāi)挖過(guò)程中,基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移、彎矩值變化、支撐力等分步開(kāi)挖效應(yīng),得出相應(yīng)的內(nèi)力和變形規(guī)律,可為今后基坑工程變形控制警戒值提供參考。隨后通過(guò)改變模型的單一工況條件,針對(duì)是否考慮滲流作用對(duì)基坑開(kāi)挖變形的影響進(jìn)行了進(jìn)一步的分析。其次針對(duì)不同的土層開(kāi)挖步距、土體粘聚力和內(nèi)摩擦角對(duì)基坑開(kāi)挖變形的影響進(jìn)行了研究,揭示了相應(yīng)的變化規(guī)律。同時(shí),

4、改進(jìn)了沉降估算法,驗(yàn)證得出與實(shí)測(cè)值較接近。這些規(guī)律和計(jì)算方法對(duì)今后地下水位較高的軟土地區(qū)深基坑工程實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)意義。
　　3、考慮滲流作用的基坑開(kāi)挖過(guò)程中,土體參數(shù)會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)變化。在確定土體物理性質(zhì)時(shí),不僅要結(jié)合土工室內(nèi)試驗(yàn),還應(yīng)借助實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行反演分析,對(duì)土體參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。從而獲得更符合實(shí)際的輸入?yún)?shù),提高設(shè)計(jì)的合理性。本文對(duì)工程實(shí)例的內(nèi)支撐系統(tǒng)進(jìn)行了截面尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì),在保證受力和變形安全的前提下,得出了比