双排桩支护基坑在位移和转动方面的数值模拟研究_周玲娜.pdf
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1、 四 川 水 利双排桩支护基坑在位移和转动方面的数值模拟研究周玲娜(杭州市萧山区浦阳江流域管理中心,杭州,)【摘 要】双排桩支护的基坑工程中,双排桩的位移、转动模量和基坑及其周围岩土体的位移是否控制在工程允许的范围内对工程的顺利施工和质量保障有很大影响。对此文章结合一实际基坑工程,利用数值模拟对支护的位移和转动量进行研究,研究结果表明:()前排桩的总位移明显大于后排桩,最大的总位移为 ,此位移不会对工程造成不良影响;()前排桩和后排桩 方向和 方向的转动最大值为 ,此转动量是控制在工程允许的范围内;()基坑及其周围岩土体的总位移最大值为 ,此位移值不超过,说明基坑的开挖从位移角度满足工程要求。
2、以上的研究方法可为类似的双排桩支护工程提供参考。【关键词】双排桩 总位移 转动 中图分类号:文献标志码:文章编号:()前言基坑工程在我国发展较快,对此学者们也进行了大量的研究。马昆泉等通过数值模拟评估了基坑开挖对周围隧道变形的影响,评估结果表明:隧道的水平位移最大不超过,可认为基坑开挖不会对邻近隧道产生不良影响;张航飞对基坑开挖对地铁隧道的影响进行了研究,研究结果表明:基坑开挖后,隧道的水平位移较竖向位移大;苏妮等通过基坑支护对下穿隧道的影响进行了研究,研究结果表明:地连墙对隧道位移的影响较大;蔡成渝对基坑岩土体的 和 本构模型进行了研究,研究结果表明:模型更适合基坑的开挖;刘佩冬对深基坑开挖
3、变形模式进行了研究,研究结果表明:开挖基坑导致周围岩土体第三主应力的释放;马强对隧道基坑的开挖对邻近建筑物的影响进行了研究,研究结果表明:基坑开挖后远离基坑的一侧沉降最大。然而以上的研究均没有从排桩的位移、转动、基坑及其周围岩土体的位移角度出去开展研究,对此本文结合一实际基坑开挖工程,利用 对其进行研究。工程概况该基坑位于浙江省杭州市,基坑区域岩土体由上至下主要由风化土、风化岩和软岩组成,物理力学参数如表 所示,选择的研究区域长宽高为,基坑区域长宽高为,基坑分 次开挖,每次开挖,地下水位于平面以下 处,风化土、风化岩和软岩厚度分别为、和。排桩假定符合弹性模型,重度为 ,体积模量和剪切模量分别为
4、 和 ,双排桩中心间距为,桩长为,经试算继续增加桩长对于基坑周围岩土体的位移和受力影响不大,因此可认为此桩长满足工程要求;混凝土强度为,重度为 ,体积模量和剪切模量分别为 和 。表 岩土体物理力学参数重度()体积模量()剪切模量()粘聚力()内摩擦角()风化土 风化岩 软岩 周玲娜:双排桩支护基坑在位移和转动方面的数值模拟研究 数值模拟数值模拟的计算主要采用的是 模型,在这些本构模型中,摩尔库伦模型是边坡工程研究中最常用的岩土本构模型。摩尔库伦模型适用那些屈服于剪应力,第二主应力对屈服无影响,且剪应力仅与最大和最小主应力相关联的材料,较常见材料代表类型如混凝土和岩石等松散或胶结材料。摩尔库伦模
5、型服从摩尔库伦屈服准则,该准则在三维空间中的表达式如式()所示:()(),()摩尔库伦准则在主应力空间上可以表示为一个不规则六棱锥体,子午线为直线,在平面上是一个不等角的六边形。若将式()用不变量、和洛德角 表示,则有新表达式如式()所示:(,)()式中,为总应力张量的第一不变量,和 分别为偏应力张量的第二、第三不变量,为洛德角。()()()()(),(),(),()()()式中,为偏应力,为平均应力。摩尔库伦本构模型所需的强度参数简单明确且易获取,其非线性分析结果准确度高,可以很好地表示岩土材料的拉压不等特性,是数值模拟中最常用的本构模型。基坑开挖后位移和排桩的受力前排桩和后排桩的位移如图
6、所示。()前排桩总体位移(单位:)()后排桩总位移(单位:)图 排桩位移如图()所示,前排桩总体位移最大为,位于桩顶处,最小位移为 ,位移呈现从上至下逐渐减小的趋势。导致位移变化的原因是前排桩为刚性桩,位移呈现线性变化,所以桩底位移小,桩顶位移大。前排桩的位移呈现的趋势一致,最大位移也不超过,由此可知,前排桩的位移是控制在工程允许的范围内的。如图()所示,后排桩总体位移最大为,位于桩顶处,最小位移为 ,位移呈现从上至下逐渐减小的趋势。导致位移变化的原因同样是后排桩为刚性桩,位移也呈现线性变化,所以桩底位移小,桩顶位移大。后排桩的位移呈现的趋势一致,最大位移也不超过,由此可知,后排桩的位移也是控
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