高层建筑深基坑边坡稳定的应力~应变分析

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高层建筑深基坑边坡的稳定性问题一直都是岩土工程中的一个热点问题和难点问题。由于用建立在极限平衡原理基础上的各种土坡稳定分析方法分析深基坑边坡的稳定均没有考虑基坑开挖引起的坑周土体应力场和位移场的变化,所以不能反映深基坑工程边坡稳定的实际情况,因此本文中提出了一种通过分析基坑开挖过程中坑周土体的应力变化和变形情况来分析深基坑边坡稳定性的新途径。本文所作的工作主要集中在以下几个方面: 1.本文回顾了土坡稳定理论的发展以及目前的研究现状,特别是我国部分学者对土坡稳定理论发展作出的突出贡献;分析了用极限平衡法分析深基坑边坡稳定性的缺点以及用有限单元法进行深基坑边坡稳定性分析的优点;回顾了有限单元法的发展简史以及其在深基坑工程中应用方面已经所取得的一些成果。通过分析,从而肯定了通过分析深基坑工程中坑周土的应力~应变变化来分析深基坑边坡的稳定性是可行的。 2.结合前人所作的研究,本文中从土的软化特性和发生软化的内在几何机制和物理机制方面阐明了土坡渐进破坏的基本原理、考虑了利用土体应变软化特性进行计算的基本模型以及利用有限单元法分析深基坑边坡稳定性中如何考虑破坏单元的修正问题。 3.本文对深基坑工程中由于开挖引起的坑周土体的应力变化和变形进行了弹塑性非线性分析,在分析中采用的模型是基于广义Mises准则的D-P模型,分析中考虑了开挖的逐次性。通过实例分析得到了基坑边坡破坏时坑周土体的应力和变形以及边坡内塑性区的分布情况,得出的结论主要有:(1)破坏时坑壁上最大水平位移约在离坑底1/3的基坑深度处,并有鼓胀现象发生;(2)坑底最大隆起发生在基坑的中心;(3)破坏时地表的最大垂直沉降并不在坡顶处,而是在受水平拉力最大的土体附近;(4)在基坑底部和基坑壁后水平面下方土体出现大面积的水平方向拉力区;(5)深基坑边坡的最终失稳是由剪切破坏和拉裂破坏共同引起的。 本文的独特之处在于对深基坑工程进行分析时,未对基坑边坡进行支护,完全针对土体本身的变形特性进行平面应变的二维分析,从而得到破坏时的应力、位移和破坏土体的空间分布情况,得出的结论对实际工程具有很好的指导意义。
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