水泥搅拌桩复合土钉在基坑支护中的应用研究

论文摘要

基坑支护技术是岩土工程中的热点问题,传统土钉支护有其自身的局限性,适用范围受到限制,复合土钉支护应运而生。水泥搅拌桩与土钉复合支护是一种常用的方法,其用水泥土搅拌桩作为止水帷幕,具有工期短,造价低,施工对周围环境影响小等特点,在地下水位较高,土质较软的沿海地区基坑支护中得到广泛应用。但是复合土钉支护的的理论研究相对落后,需要继续深入研究,完善其设计计算理论和方法。本文以某基坑工程为背景,结合有限元软件ABAQUS对水泥搅拌桩复合土钉支护的变形和内力进行了分析。主要工作和研究内容如下：(1)阐述了土钉支护和复合土钉支护技术的形成、发展和研究现状以及复合土钉支护的概念。综合分析了水泥搅拌桩复合土钉支护的工作机理,探讨了水泥搅拌桩复合土钉支护稳定性验算方法。(2)结合工程实例,通过现场测试,分析水泥搅拌桩复合土钉支护的变形性状。得出基坑水平位移随基坑的开挖逐渐增大,最大水平位移与开挖深度成线性关系。地表沉降受工期和土体固结影响较大。采用正态分布概率密度函数拟合地表沉降曲线的方法预测地面沉降,取得较好的效果。(3)利用有限元软件ABAQUS对复合土钉支护进行有限元模拟,分析了水泥搅拌桩复合土钉支护的变形和内力的规律。结果表明复合土钉支护基坑的地面沉降及侧向变形均与实际情况较为吻合,搅拌桩水平位移最大值在基坑的中下部,地表沉降最大值出现在搅拌桩后1倍开挖深度附近。水泥搅拌桩复合土钉支护中土钉的轴力几乎沿全长递减,最大值出现在墙后的联结点上。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 土钉支护概述
• 1.2.1 土钉支护的概念
• 1.2.2 土钉支护的优缺点
• 1.3 土钉支护在国内外的发展概况和研究现状
• 1.3.1 土钉支护在国内外的发展概况
• 1.3.2 土钉支护在国内外的研究现状
• 1.4 复合土钉支护的研究现状
• 1.4.1 复合土钉支护的形式
• 1.4.2 复合土钉支护的研究现状
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第二章 复合土钉支护稳定性分析
• 2.1 概述
• 2.2 搅拌桩的稳定性分析
• 2.2.1 抗渗流稳定性分析
• 2.2.2 抗隆起稳定性分析
• 2.2.3 根部抗冲剪计算
• 2.3 水泥搅拌桩复合土钉支护的内部稳定性分析
• 2.4 水泥搅拌桩复合土钉支护的外部稳定性分析
• 2.4.1 抗滑移稳定性分析
• 2.4.2 抗倾覆稳定性分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 工程实例及基坑变形分析
• 3.1 工程实例介绍
• 3.1.1 工程概况
• 3.1.2 基坑支护方案
• 3.2 基坑监测方案
• 3.2.1 基坑监测的目的
• 3.2.2 基坑监测的项目
• 3.3 监测成果分析
• 3.3.1 水泥搅拌桩水平位移分析
• 3.3.2 土体深层水平位移分析
• 3.3.3 基坑地表沉降分析
• 3.3.4 基坑地表沉降预测方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 水泥搅拌桩复合土钉支护有限元分析
• 4.1 概述
• 4.2 ABAQUS有限元分析介绍
• 4.2.1 ABAQUS软件介绍
• 4.2.2 ABAQUS中非线性问题的处理
• 4.2.3 ABAQUS中的本构模型
• 4.3 二维有限元模型建立
• 4.3.1 模型范围及边界条件
• 4.3.2 单元类型和有限元网格划分
• 4.3.3 计算参数
• 4.3.4 开挖过程模拟
• 4.4 有限元结果分析
• 4.4.1 搅拌桩和土体水平位移分析
• 4.4.2 地表沉降分析
• 4.4.3 土钉内力分析
• 4.4.4 搅拌桩桩身受力
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果