基坑开挖对邻近建筑物影响的数值模拟分析

论文摘要

随着城市地下空间的开发利用和高层建筑的大量建设,产生了大量深基坑工程,其规模和开挖深度都在不断增加。许多深基坑工程位于密集的建筑群中,紧邻已有建筑物或构筑物的基础,基坑的开挖与支护不仅关系到基坑本身的安全,也对相邻建筑物产生影响。目前,许多学者和工程技术人员已经在基坑工程对周围环境影响的作了许多研究,但对基坑开挖过程中支护结构的变形、周围地表位移和邻近建筑物变形三者之间关系的研究,还存在许多需要解决的问题。本文以西安地区典型工程地质条件下常用的排桩加土钉的基坑支护形式为例,采用数值模拟的方法,分析了与基坑相邻的某框架结构建筑物,在与基坑不同距离的情况下,基坑开挖引起的支护结构变形、地表位移以及框架结构的变形和内力变化规律。论论文在总结前人研究成果的基础上,对深基坑支护设计的理论与方法、支护体系的稳定性分析、基坑开挖引起的地表沉降计算等进行了总结;将基坑、坑边土体和相邻建筑物作为一个整体系统,运用三维有限差分软件FLAC3D,分析了深基坑开挖过程中支护结构、坑周土体以及相邻建筑物基础的变形规律;运用ANSYS软件,计算分析了框架结构在基坑开挖前后的内力变化规律,研究了基坑开挖对相邻建筑物的影响;在此基础上,对类似的深基坑工程的支护设计与安全评价提出了一些建议,可供现场施工参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 深基坑工程概述
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 建筑深基坑的支护类型
• 1.2.2 深基坑开挖对环境影响的研究
• 1.3 本课题研究目的内容及方法
• 1.3.1 研究目的及内容
• 1.3.2 研究方法
• 1.4 本章小结
• 2 基坑支护计算分析的理论研究
• 2.1 基坑变形的分析方法概述
• 2.1.1 基坑变形现象
• 2.1.2 基坑变形机理
• 2.2 深基坑支护体系的稳定性分析研究
• 2.2.1 瑞典条分法
• 2.2.2 支撑对整体稳定的影响
• 2.2.3 抗倾覆验算
• 2.2.4 后仰验算
• 2.3 支护结构后地表沉降计算分析
• 2.3.1 Peck 法
• 2.3.2 地层损失法
• 2.3.3 稳定安全系数法
• 2.3.4 时空效应估算法
• 2.4 土体材料的本构方程及土体参数研究
• 2.4.1 土的本构模型
• 2.4.2 土体参数
• 2.5 本章小结
• 3 数值模拟方法研究
• 3.1 数值模拟方法概述
• 3.2 有限差分法及其软件简介
• 3.2.1 有限差分方法简介
• 3.2.2 FLAC 软件简介
• 3.2.3 FLAC 软件的原理
• 3.2.4 FLAC 程序的主要特点
• 3.3 有限元及其软件简介
• 3.3.1 有限元法简介
• 3.3.2 有限元软件介绍
• 3.4 FLAC 与有限元法的区别
• 3.5 本章小结
• 4 基坑开挖对邻近建筑物影响的数值模拟分析
• 4.1 数值模拟内容与对象的确定与建立
• 4.1.1 数值模拟模型的建立与参数的确定
• 4.1.2 建筑物模型的选定
• 4.1.3 土体模型的选定
• 4.1.4 地基土的工程性质
• 4.1.5 考虑对称性后的实际计算模型
• 4.2 基坑开挖数值模拟结果及其分析
• 4.2.1 建筑物距离基坑不同距离对支护结构变形的影响
• 4.2.2 基坑开挖引起地表沉降的变化
• 4.3 基坑开挖引起建筑结构内力的变化
• 4.3.1 基坑开挖引起框架基础的变形
• 4.3.2 基坑开挖引起框架的沉降差
• 4.3.3 框架结构内力的变化
• 4.4 本章小结
• 5 结论
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录