论文部分内容阅读
在方兴未艾的城市基坑工程中,采用钢管锚杆的喷锚网支护技术已经广泛地应用于砂卵石地区,然而该项技术的理论研究却远远滞后于工程实践。本论文对砂卵石基坑喷锚网支护进行了数值模拟研究,主要研究内容包括以下四个方面:ANSYS有限元程序中土体本构模型以及分步开挖与支护计算模拟研究,砂卵石基坑边坡破坏模式研究,喷锚网支护机理研究及空间性状研究。在计算方法与本构模型研究中,重点对ANSYS中基于Drucker-Prager弹塑性本构模型的岩土体D-P材料作了分析,指出了此材料没有对拉应力限制的缺陷并提出在计算过程中必须密切注意拉应力的大小及分布;同时提出了基坑分步开挖与支护的数值模拟过程。在边坡破坏模式研究中利用有限元方法对成都砂卵石地区典型的二元体土层基坑开挖进行了数值模拟,认为其破坏并不取均质土的圆弧破坏模式,而是一种折线形破坏模式,同时建议在喷锚网支护设计中锚杆长度的变化和极限平衡分析中考虑折线形滑动面。在喷锚网支护机理研究中,结合本课题前期做的现场试验研究,对成都砂卵石地区某实际深基坑工程进行了有限元分析计算,首先分别利用杆单元和实体单元对锚杆抗拔试验进行了有限元模拟,通过对比说明杆单元在整体分析中的可行性;其次主要对无支护与喷锚网支护分步开挖过程进行二维整体有限元分析并对比计算结果,总结了喷锚网支护对分步开挖过程中基坑边坡内拉应力、剪应力、塑性破坏区和水平位移分布的影响,并从拉应力计算结果证实了ANSYS程序中的岩土体D-P材料没有限制拉断强度这一缺陷,还对锚杆轴力分布随着开挖的变化发展进行了分析,认为锚杆最大轴力位置随着开挖有向内转移的趋势,而且在二元体土层交界处锚杆轴力较大。在空间性状研究中,利用三维有限元方法对典型的二元体土层基坑喷锚网支护进行了计算模拟,分析得出了其空间位移分布规律:基坑边角处基坑壁的水平位移较小,随后逐步增大,至基坑中部达到最大值;同时还对不同长宽比条件下的深基坑支护进行了三维有限元分析,分析了基坑的几何尺寸对基坑壁最大水平位移的影响。