SMW工法桩土共同作用模型试验研究及数值模拟分析

论文摘要

随着城市地下空间的发展,大量深基坑不断涌现。SMW工法作为一种新型的基坑支护结构,由于其特殊的优点而被广泛应用,但是SMW工法支护形式的桩土共同作用机理仍不明确,因此对SMW工法进行研究具有重要的现实意义。文章针对SMW工法支护形式,采用了模型试验研究以及三维有限元数值模拟分析,对其桩土共同作用进行了研究,主要成果如下:1、对试验模型在不同开挖工况下桩顶位移、桩侧土压力以及桩身应力进行了测试。位移测试表明:支护结构变形过程可以分为初始阶段、稳定阶段、位移剧增阶段及破坏四个阶段;联系其嵌固深度得出了该悬臂支护合理的嵌固比λ=0.66;同时位移数据与时间的关系,说明软土基坑支护结构的变形时间效应显著。2、运用能量法对水泥土横向作用进行研究,研究表明水泥土墙高与基坑边长的比值对该作用影响巨大,且进一步得出了考虑水泥土横向联系的桩顶最大位移值的解析解。3、从土压力沿深度的分布、随开挖工况的变化、与朗肯极限土压力的比较以及极限土压力与位移关系四个方面来讨论土压力测试结果。得出了试验墙背土压力在深度上为梯形分布;被动土压力小于朗肯被动土压力,计算时建议取其1/3-2/3;主动土压力比朗肯主动土压力稍大;同时得出了本试验的主动极限土压力的所需桩顶位移值及位移速率。4、桩身应力应变实测值与不考虑水泥土作用的桩身应变计算值对比,从而得出水泥土对桩身刚度的贡献,建议在SMW工法支护结构设计时可以适当的考虑水泥土贡献。5、运用MIDAS/GTS对试验的进行数值计算,将计算结果与试验实测结果进行对比分析。

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摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 课题的提出及研究意义

1.2 SMW 工法的研究现状

1.3 基坑模型试验研究现状

1.4 基坑工程CAE 分析研究现状

1.5 本文研究的目标与内容

1.6 文章创新之处

第二章 SMW 工法模型试验研究

2.1 岩土工程模型试验研究的意义

2.2 基坑模型试验研究的机理

2.3 模型试验实施

2.4 模型试验土层、水泥土参数的确定

2.5 小结

第三章SMW 工法模型试验结果分析

3.1 桩顶位移的实测结果及分析研究

3.2 土压力测试及分析

3.3 水泥土-型钢共同作用分析

3.4 小结

第四章SMW 工法有限元数值模拟分析

4.1 MIDAS/GTS 程序简介

4.2 模型建立说明

4.3 数值分析结果输出

4.4 小结

第五章总结与展望

5.1 研究总结

5.2 有待研究问题

参考文献

附录：攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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