论文题目: 软土地层地铁车站深基坑开挖围护结构稳定性数值模拟分析
论文类型: 硕士论文
论文专业: 桥梁与隧道工程
作者: 胡伟
导师: 漆泰岳
关键词: 深基坑,地铁车站,稳定性,有限差分法,数值模拟,地表沉降,支撑力,预应力,正常使用极限状态,承载力极限状态
文献来源: 西南交通大学
发表年度: 2005
论文摘要: 21世纪是地下空间开发的世纪,也是迎来岩土工程开发第四次高潮的世纪。岩土工程高潮的特征是改善城市环境,保护自然生态环境。为了达到这一目标,城市地下空间的开发是未来城市发展势不可挡的趋势。与此相关,将涌现出大量的与城市地下空间开发相关的岩土工程技术问题需要解决。大型深基坑工程是城市地下工程的重要组成部分。在深基坑工程的施工中,基坑的稳定性一直是最为关注的问题之一。在稳定性的问题中,围护结构的稳定性是基坑稳定性的重要组成部分。 基坑围护结构的稳定性是比较复杂问题,影响因素较多。如何判断基坑围护结构失稳是研究围护结构稳定性所需要解决的首要问题;其次,支撑通过为围护结构提供支撑力,限制了围护结构的变形,增强了基坑的稳定性。合理的支撑力范围为支撑和围护结构的合理设计提供了依据;再次,影响基坑围护结构稳定性的因素很多,基坑周围土层的物理力学参数,支撑自身的刚度,支撑上预应力施加的大小,围护墙体插入土层的深度等等,这些因素对于基坑的稳定性影响程度如何,如何确定合理的支护参数从而保证基坑的稳定,又能节约造价。这些问题的解决都需要较为系统的研究。文中紧密结合天津地铁十一径车站深基坑工程实际工程背景,进行了相关问题研究。 怎样准确的模拟基坑开挖的全过程是稳定性研究的先决问题,因此,文中首先对这个问题进行了详细的研究。基坑开挖全过程数值模拟研究包括:围护墙体的模拟,支撑预应力的模拟,基坑围护结构和周围土体相互作用的模拟,开挖的模拟等等。利用有限差分法对天津地铁十一径车站基坑工程开挖过程进行了弹塑性模拟。 要研究支撑的稳定性,应该对基坑的稳定性有准确的定义。文中将基坑的稳定性分为两种。一种是结构稳定性;另一种是正常使用稳定性。第一种稳定性对应于基坑围护结构的承载力极限状态;第二种稳定性对应于基坑围护结构的正常使用极限状态。 支撑提供支撑力的大小直接影响了基坑开挖的稳定性。文中抛开支撑的形式,抽象出了基坑开挖的力学模型。研究了在不同支撑力作用下,基坑的稳定状况。通过分析比较,得出了合理支撑力的范围。
论文目录:
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 深基坑稳定性研究现状
1.2.1 基坑失稳形式以及失稳验算方法的相关研究
1.2.2 基坑失稳形式以及失稳验算方法的相关研究
1.3 本论文的研究内容与方法
1.3.1 研究内容
1.4 研究采用的技术路线
第2章 深基坑开挖有限差分法数值模拟研究
2.1 显式拉格朗日有限差分法基本理论
2.2 深基坑开挖数值模拟中相关问题研究
2.2.1 显式有限差分法软件FLAC3D简介
2.2.2 基坑开挖模拟的方法
2.2.3 土体与围护墙体的相互作用的数值模拟
2.2.4 围护墙体的模拟
2.2.5 预顶力的施加模拟
2.3 深基坑开挖数值模拟实例分析
2.3.1 工程概况
2.3.2 深基坑开挖弹塑性数值模拟及结果分析
2.4 本章小结
第3章 深基坑开挖合理支撑力分析
3.1 引言
3.2 深基坑围护结构稳定性的定义
3.3 深基坑开挖围护稳定性的判别标准
3.3.1 基坑围护结构结构性失稳判别标准
3.3.2 基坑围护结构正常使用性失稳判别标准
3.4 深基坑开挖合理支撑力分析
3.4.1 选取分析截面
3.4.2 数值模拟模型分析
3.4.3 基坑稳定判断所需观测参数
3.5 合理支撑力分析
3.5.1 当支撑力为零时稳定性分析
3.5.2 增大支撑力过程中两个极限点的分析
3.5.3 极限点处基坑稳定性分析
3.5.4 随支撑力的增加围护结构变形和地表沉降规律分析
3.6 小结
第4章 钢管支撑稳定性分析
4.1 围护体系破坏形式分析
4.2 钢管支撑稳定性分析
4.2.1 钢管支撑的稳定性理论
4.2.2 支撑失稳判断程序的编制
4.2.3 设一层支撑时围护体系稳定性分析
4.2.4 设两层支撑时围护体系稳定性分析
4.2.5 设三层支撑时围护体系稳定性分析
4.2.6 设四层支撑时围护体系稳定性分析
4.2.7 开挖过程支撑轴力变化及安全系数分析
4.3 小节
第5章 基坑稳定影响因素分析
5.1 影响基坑稳定性的因素
5.2 支撑预应力对基坑稳定性影响分析
5.2.1 数值模拟中支撑预应力的实现
5.2.2 支撑预应力对基坑稳定性影响分析
5.3 围护结构入土深度对基坑稳定性影响分析
5.4 钢管支撑自身刚度对基坑稳定性影响分析
5.5 土层属性对基坑稳定性影响分析
5.5.1 土层弹性模量的变化对基坑稳定影响分析
5.5.2 土层粘聚力变化对基坑稳定影响分析
5.5.3 土层内摩擦角变化对基坑稳定影响分析
5.6 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
发布时间: 2006-03-06
参考文献
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