软土地区基坑工程变形性能分析

论文摘要

基坑工程是集岩土工程和结构工程等多学科于一体的系统工程,综合性强。在开挖卸载的作用下,基坑必然发生一定的变形,基坑的变形主要包括支护结构的水平位移、地表沉降和基坑隆起三部分。基坑变形受到多种因素的影响,如土的性质、支护结构的形式、开挖方式、地下水情况、周边环境等。在软土地区基坑开挖过程中,如何有效控制基坑变形,使基坑工程既安全又经济,是一项重要的任务。本文紧密结合工程实践,以澄海区人民医院住院大楼基坑工程和汕头大学第一附属医院住院大楼基坑工程为例,在基坑开挖期间对基坑支护结构及周边环境进行施工现场监测,对支护结构变形以及周边环境变形进行全面深入的研究,并分析施工过程对基坑变形的影响,取得一些有实践性的成果。结合汕头地区典型基坑工程变形情况,提出适合汕头地区切实可行的基坑支护方法,为汕头地区类似工程提供参考。结合具体工程实例,运用有限元软件PLAXIS V8对单排桩、双排桩、带支撑单排桩支护结构进行有限元计算和分析,得出不同支护结构的变形特点,并进一步探讨双排桩支护结构刚度、连梁刚度、前后排桩排距等因素对支护结构内力和变形的影响,从计算结果的对比分析中,证明双排桩支护结构桩性能优越,所以合理的选择桩径、连梁高度及前后排距可使结构稳定、变形和降低造价的关系达到较好的平衡,得出了对工程实践和理论研究有一定参考价值的结论。接着,运用PLAXIS 3D FOUNDATION建立合理的三维计算模型,证明基坑开挖具有明显的空间效应和边角效应,通过模拟分析不同开挖方案对基坑变形的影响,证明分步开挖、分步浇筑底板能真实模拟实际开挖基坑的变形情况,由此说明很有必要对基坑工程进行空间三维有限元分析,这对于基坑工程的数值分析和优化设计,保证基坑工程的安全和稳定,具有十分重要的实际意义。最后,结合论文的结论以及工程中所遇到的问题,提出今后研究的建议与展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 基坑工程特点
• 1.2 研究意义
• 1.3 基坑开挖引起的变形
• 1.3.1 支护结构的变形和位移
• 1.3.2 支护结构后侧的地表沉降和土体位移
• 1.3.3 基坑底部土体的回弹和隆起
• 1.4 国内外研究进展及发展动向
• 1.5 存在的问题
• 1.6 研究思路及研究内容
• 1.6.1 研究思路及技术路线
• 1.6.2 研究内容及工作
• 第2章 软土地区基坑工程的现场监测及变形分析
• 2.1 澄海区人民医院住院大楼基坑工程
• 2.1.1 澄海区人民医院住院大楼基坑工程简介
• 2.1.2 基坑监测工作
• 2.1.3 监测结果分析
• 2.1.4 施工过程对基坑工程变形的影响分析
• 2.2 汕大第一附属医院三期工程综合楼基坑工程
• 2.2.1 汕大第一附属医院三期工程综合楼基坑工程简介
• 2.2.2 基坑支护结构侧向变形（测斜）监测
• 2.2.3 监测结果与结果分析
• 2.3 汕头软土地区典型基坑工程变形分析
• 2.3.1 软土概念及工程特性
• 2.3.2 汕头软土地区工程地质情况
• 2.3.3 汕头地区基坑工程基本情况
• 2.3.4 汕头地区典型基坑工程变形分析
• 2.3.5 结论
• 第3章 基坑工程变形二维有限元分析
• 3.1 数值模拟方法与模型选择
• 3.1.1 PLAXIS 软件简介
• 3.1.2 莫尔—库伦（Mohr-Coulomb）模型简介
• 3.1.3 土体参数确定
• 3.2 澄海区人民医院住院大楼基坑工程有限元数值模拟
• 3.2.1 单排桩悬臂结构
• 3.2.2 带支撑排桩支护结构
• 3.2.3 双排桩支护结构
• 3.2.4 不同支护结构性能对比分析
• 3.2.5 有限元分析与现场监测结果的比较
• 3.3 汕大第一附属医院三期工程基坑工程有限元数值模拟
• 3.3.1 内撑式支护结构数值分析
• 3.3.2 基坑变形分析
• 3.3.3 支护结构位移与土压力的关系
• 3.3.4 由支撑引起的“拱效应”分析
• 第4章 基坑工程空间性状变形分析
• 4.1 基坑工程空间性状变形分析
• 4.1.1 周边约束对基坑变形的影响
• 4.1.2 土方开挖尺寸对基坑变形的影响
• 4.1.3 支护结构水平位移的空间效应
• 4.1.4 基坑变形的时间效应
• 4.1.5 按时空效应确定开挖原则
• 4.1.6 PLAXIS 3D FOUNDATION 简介
• 4.2 澄海区人民医院住院大楼基坑三维分析
• 4.2.1 建立三维计算模型
• 4.2.2 不考虑基坑分步开挖的空间分析
• 4.2.3 考虑基坑分步开挖的空间分析
• 4.2.4 模拟分析不同开挖方案对基坑变形的影响
• 4.3 汕头大学第一附属医院三期工程基坑三维分析
• 4.4 结论
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢