某深基坑工程施工监测及数值模拟研究

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随着我国经济发展,城市建设中各种市政项目与建筑工程也得到大力发展,深基坑工程不断增加。在工程实践中,由于设计和施工不当导致的事故时有发生,造成了重大的经济损失和人员伤亡,因此,对深基坑工程进行现场监测及数值模拟分析,确保深基坑工程安全稳定是十分必要的。
  本文以合肥实际深基坑工程为背景,采用理论分析、现场监测和非线性有限元分析软件MIDAS/GTS数值模拟相结合的方法,研究了“围护墙+内支撑”支护方案下深基坑及支护结构的变形、内力和周围地表沉降等规律,为实际工程项目作借鉴和参考。本文的主要研究内容如下:
  (1)对深基坑支护结构的类型、变形机理、影响因素、计算理论及研究现状进行了分析和研究。
  (2)以合肥实际深基坑工程实例为背景,确定了该深基坑的监测内容、监测点的布设、监测方案和实施细则,对实际基坑的监测数据进行整理,分析了深基坑及支护结构的变形、内力、周围地表沉降等变化规律。
  (3)运用有限元软件MIDAS/GTS建立了深基坑的三维模型,并对深基坑数值模拟,将模拟结果与监测结果进行对比,两者基本吻合,均在稳定安全范围内。研究结果表明:随着开挖深度的增加,侧向位移最大值不断下移,支护结构位移曲线由近似直线逐渐转变为抛物线型曲线;基坑周边地表沉降初期缓慢,中期沉降加快,后期趋于稳定;坑底隆起最大值发生在坑底中部,呈现出“中间大、两边小”的分布。
  (4)利用该数值模型,进一步研究了土体抗剪强度指标(粘聚力和内摩擦角)、围护墙厚度及其嵌固深度对支护结构稳定性的影响规律,结果表明:增大土体抗剪强度,对于约束支护结构的变形有着非常好的效果,但当增加到一定量时,约束效果不明显;增大围护墙厚度和嵌入深度有利于减小围护结构的变形,但当两者达到一定程度时,减小变形效果有限,同时大幅增大了成本,因而在保证结构稳定的前提下注意节约成本。
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