舟山近海软土深基坑三维数值分析及本构模型选择研究

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沿海地区软土分布较为广泛,现在的大型深基坑工程中软土高孔隙比、高压缩性等特性容易导致基坑围护结构大变形、坑周地表及坑底大位移等问题。近海软土的物理力学特性由于其成因和地区不同而具有相应的区域性特点。本文从土的本构模型理论出发,结合浙江舟山海底沉管隧道北岸和南岸深基坑工程,基于Midas GTS软件,通过基坑位移计算值与实测值的对比分析,得出修正剑桥模型在近海软土深基坑施工数值模拟中更加优越,并结合实测数据对该模型三个参数的取值范围进行了分析。本文研究可为舟山近海软土深基坑施工数值模拟提供参考依据。本文的主要工作及结论有:1、针对目前广泛应用于商业岩土软件中的少数几种土的本构关系模型,包括弹性类模型中的线弹性模型,弹-理想塑性类模型中的摩尔库伦(MC)模型,应变硬化类弹塑性模型中的修正剑桥(MCC)模型等,比较了其在软土基坑施工中土体变形方面的适用性。2、对舟山沉管隧道北岸基坑东1段分别采用摩尔库伦模型和修正剑桥模型进行分析,将两种模型的模拟计算结果与工程实测结果对比分析,结果显示修正剑桥模型能更好地预测基坑土体各项位移指标。3、依托浙江舟山沉管隧道北岸深基坑东1段工程,对修正剑桥模型中正常固结线坡度(λ)、超固结线坡度(κ)、和临界状态线斜率(M)这三个参数的合理取值范围进行研究,将基坑土体水平位移、坑周地表竖向位移、坑底隆起这三个位移指标在不同参数下的计算结果与实测数据对比分析,控制基坑土体各项位移误差在5%以内时,得到λ参数取值范围为0.0561~0.0881,κ参数取值范围为0.0139-0.0171,M参数取值范围为0.6757-0.8259。4、对浙江舟山沉管隧道南岸深基坑进行三维数值模拟,软土的本构模型采用修正剑桥模型,模型参数在本文研究提出的合理参数范围内取值。结合位移云图,分析了各工况下土体的位移特性。数值模拟计算得到的基坑周边竖向位移、基坑土体水平位移、坑底隆起等结果与实测值均较为吻合,进一步验证了修正剑桥模型在近海软土深基坑变形数值模拟中的适用性,同时也验证了本文研究得到的修正剑桥模型的三个参数的取值范围是合理的。
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