论文题目: 深基坑开挖对近邻地下管线位移影响的数值模拟分析
论文类型: 硕士论文
论文专业: 结构工程
作者: 刘忠昌
导师: 陈向东
关键词: 深基坑,地下管线,水平位移,沉降
文献来源: 北京工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 在人口密集的大城市,深基坑开挖引起的地表沉降和地层移动对于周围的地下管线带来了不利影响。应用现有基坑工程的设计理论(强度控制设计)和常规施工技术已经难以满足保护基坑周围环境的要求。虽然近年来许多学者和工程技术人员已经在深基坑工程设计的变形控制方面作了很多研究,但在寻找基坑开挖过程中有关基坑支护结构变形、周围地层位移和近邻市政管线变形三者之间关系的规律方面仍然存在很多要解决的问题。本文使用国际通用岩土数值分析软件FLAC3D,使用其内置计算语言Fish编程,针对典型北京地区土质,将基坑、支护结构及周边市政管线放在一个系统中,对墙锚式支护结构的深基坑开挖各种因素下对地下管线的影响进行了数值模拟,同时针对地下管线的变形特点给出了两种加固方案并进行了数值模拟分析。所模拟的影响因素包括:分步开挖的影响、距离基坑远近的影响、管线埋深的影响、锚杆位置的影响、地下连续墙入土深度的影响、基坑尺寸的影响、堆载的影响。两种加固方案包括:基坑内土体加固和基坑边土体加固。对加固方案也用FISH语言编程进行了模拟。得到了基坑开挖过程中在如前所述因素影响下邻近市政管线变形发展变化的规律,得到了两种加固方法对减小地下管线变形影响的规律,得到了一些对深基坑工程设计和施工有工程实际意义的结论。由于现阶段有关深基坑开挖过程中近邻地下管线的变形的研究较少,本课题的研究成果还将对今后相关的数值模拟分析及其它研究具有参考价值。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 基坑变形
1.2.1 坑底土体隆起
1.2.2 支护结构的变形和位移
1.2.3 支护结构后地表沉降
1.3 国内外研究现状
1.4 存在的问题
1.5 本文主要研究的目的和内容
1.6 本章小结
第2章 深基坑支护有关理论
2.1 建筑深基坑的支护类型
2.1.1 钢板桩支护
2.1.2 地下连续墙
2.1.3 柱列式灌注桩排桩支护
2.1.4 锚杆支护
2.1.5 土钉支护
2.2 基坑支护工程的特征
2.3 锚撑式围护结构的变形与内力计算方法
2.3.1 等值梁法
2.3.1.1 单撑围护结构的等值梁法
2.3.1.2 多道支撑围护结构的等值梁计算法
2.3.2 弹性地基梁法
2.3.3 带撑围护结构的有限元分析法
2.4 深基坑支护体系的稳定性分析
2.4.1 基坑的整体稳定性验算
2.4.1.1 瑞典条分法
2.4.1.2 支撑对整体稳定的影响
2.4.1.3 抗倾覆验算
2.4.1.4 后仰验算
2.4.1.5 整体平动验算
2.5 支护结构后地表沉降计算
2.5.1 Peck 法
2.5.2 地层损失法
2.5.3 稳定安全系数法
2.5.4 时空效应估算法
2.6 本章小结
第3章 数值模拟方法及参数选择
3.1 FLAC 程序简介
3.1.1 有限差分方法简介
3.1.2 拉格朗日元法简介
3.1.3 FLAC 简介
3.1.4 FLAC 程序的原理
3.1.4.1 FLAC 程序的基本原理
3.1.4.2 运动方程
3.1.4.3 应变、应力及节点不平衡力
3.1.4.4 阻尼力
3.1.5 FLAC 程序的主要特点
3.1.5.1 较低的硬件配置
3.1.5.2 强大的前后处理功能
3.1.5.3 实现对多种材料和多种工况的模拟
3.1.5.4 FLAC 程序的应用范围
3.1.6 FLAC 程序与有限元法的区别
3.2 土体性质参数
3.2.1
3.2.1.1 土体的变形特性
3.2.1.2 土的弹塑性模型
3.2.2 土体参数的选择
3.3 本章小结
第4章 试验数据与数值模拟结果的对比分析
4.1 素土坡部分
4.1.1 模拟试验设计
4.1.2 数值模拟与室内试验结果的对比分析
4.1.2.1 土坡边坡受外荷至破坏的全过程对比分析
4.2 插筋补强坡部分
4.2.1 模拟试验设计
4.2.2 数值模拟与室内试验结果的对比分析
4.3 本章小结
第5章 数值模拟分析
5.1 数值模型的建立
5.1.1 基坑开挖的模拟
5.1.2 地下连续墙与土体接触面的模拟
5.1.3 深基坑开挖的计算范围
5.1.4 计算区域边界条件的确定
5.1.5 数值模拟模型的建立
5.1.6 开挖假定和分步开挖
5.1.7 基坑分步开挖过程模拟
5.2 墙锚式支护结构数值模拟成果与分析
5.2.1 分步开挖的影响
5.2.2 墙锚支护结构下管线位移发展特点
5.2.3 管线埋深的影响
5.2.4 管线距离基坑远近的影响
5.2.5 锚杆位置的影响
5.2.6 墙体入土深度的影响
5.2.7 第一种堆载的影响
5.2.8 第二种堆载的影响
5.2.9 基坑空间尺寸对管线位移的影响
5.2.10 对管线的加固
5.2.10.1 基坑内土体的加固
5.2.10.2 基坑边土体的加固
5.3 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
发布时间: 2005-09-21
参考文献
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