深基坑工程若干土力學問題研究.pdf

1、目前，我國已經(jīng)進入了新的地下空間開發(fā)時代。隨著人們對工程問題認識的深入和理論研究發(fā)展，基坑工程課題出現(xiàn)了許多新研究方向，但是對原來課題的再認識一刻也未停止。 本文針對基坑工程涉及的土壓力、變形數(shù)值模擬和溫度升降對支撐軸力影響這三個問題進行了深入研究。 第1章總結(jié)了目前基坑工程的研究現(xiàn)狀。 第2章對于無黏性土提出了一種考慮土拱效應的被動土壓力解析式，以及考慮土拱效應土壓力的統(tǒng)，一解析式。 第3章通過改進的基

2、坑分區(qū)變形理論，把雙曲線土壓力模型和Duncan-Chang模型聯(lián)系起來，可以確定基坑開挖時位移和土壓力的關(guān)系。將雙曲線土壓力模型應用于錨碇結(jié)構(gòu)：基于Mindlin彈性解求解了雙曲線土壓力模型中的初始剛度；采用Log Spiral理論計算該模型中的破壞應力，并且考慮三維效應修正。 第4章基于Duncan-Chang模型的思想，摒棄Kondner的雙曲線假定，建立了改進切線模量的非線性彈性模型?；贏BAQUS的用戶子程序二次開發(fā)

3、模塊，編寫了相應的數(shù)值程序，用該程序研究了溫州某基坑工程開挖引起圍護結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。 第5章基于Winkler彈性地基梁模型，對于多層支撐深基坑工程，建立了兩種溫度升降時各層支撐軸力變化的簡化計算方法。 第6章總結(jié)了本文的研究內(nèi)容，并提出有意義的研究方向。 通過理論分析和算例表明： (1)考慮土拱效應的側(cè)向土壓力系數(shù)和傳統(tǒng)側(cè)向土壓力系數(shù)存在區(qū)別，該側(cè)向土壓力系數(shù)和主應力旋轉(zhuǎn)角有關(guān)。考慮土拱效應的水平向土壓

4、力分布更加接近實測值，并且合力作用點不同于傳統(tǒng)土壓力理論。隨著墻土界面摩擦角δ減小，主動、被動土壓力合力作用點位置分別從墻上部、下部無限接近墻高H/3處。 (2)考慮土拱效應的水平向被動土壓力分布沿擋墻高H，上部土壓力較小，底部較大。當墻土摩擦角δ從0增大到φ時，被動土壓力分布從線性變?yōu)榉蔷€性，并且擋墻上部土壓力越小，而靠近擋墻底部土壓力越大。當墻土摩擦角δ等于0時，此時沒有土拱效應發(fā)生，被動土壓力符合Coulomb理論。

5、 (3)通過改進的基坑變形分區(qū)理論，從新把雙曲線土壓力模型和Duncan-Chang本構(gòu)模型聯(lián)系起來?；娱_挖實例表明，該土壓力模型計算結(jié)果能反映基坑開挖過程中，主動區(qū)和被動區(qū)土壓力的隨開挖位移變化關(guān)系.“m”法、“k”法和“c”法中的地基抗力系數(shù)m、k'和c'都是一個變化的值，其影響因素有：初始地基反力系數(shù)(如：mmax)、應力破壞比Rf、破壞應力pf、支擋結(jié)構(gòu)位移u和深度z，其中初始地基反力系數(shù)影響最大。 (4)對于基坑工

6、程中的錨碇結(jié)構(gòu)，可以用雙曲線土壓力模型反映錨碇板所受荷載和位移的關(guān)系。該雙曲線土壓力模型中：用Mindlin解積分的矩形區(qū)域受水平均布荷載時水平向位移彈性解，來定義初始剛度Kmax；采用Log Spiral理論計算該模型中的破壞應力，并且可考慮三維效應修正。 (5)改進切線模量的彈性非線性模型，不需考慮Kondner的雙曲線假定。該模型數(shù)學特性良好，參數(shù)概念明確且易于確定，并數(shù)值上容易收斂，易于程序?qū)崿F(xiàn)。通過數(shù)值模擬三軸試驗結(jié)果

7、對比表明，改進切線模量的彈性非線性模型可以使模擬結(jié)果圍繞在實測應力一應變關(guān)系資料周圍，把結(jié)果控制在一定范圍內(nèi)。用該程序模擬具體基坑工程，表明改進切線模量的彈性非線性模型可以應用于實踐，并且可以在一定范圍內(nèi)體現(xiàn)巖土工程的求解值。 (6)建立2種可以考慮溫度升降對各層支撐軸力影響的簡化計算方法，模型可以反映支撐—圍護結(jié)構(gòu)—土互相協(xié)調(diào)變形的過程。對兩層支撐的例子分析結(jié)果表明，其誤差分別占支撐總軸力的10.4％，7％；多層支撐溫度變化引