复合土钉支护坡顶沉降影响因素数值模拟分析

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随着高层建筑的增加和地下空间的开发,深基坑工程越来越多的出现在我们的视野之中。而深基坑工程往往建设在都市建筑密集区,所以施工场地极其狭窄。按照原有强度设计理论,无法准确预测基坑变形,经常导致基坑变形过大,严重影响周边环境和建筑物的正常使用。由于土钉支护结构是一种土体产生变形后才能主动受力的支护结构,故土钉支护的边坡变形成为限制其发展的一个重要因素。虽然近年来有关学者和工程技术人员已经把研究重点放在了复合土钉支护的变形控制上,但是在计算复合土钉支护周围地层沉降的方面仍然存在很多要解决的问题。本文结合菏泽市某基坑复合土钉支护工程实例的相关数据,运用大型工程软件FLAC-3D对其进行数值模拟分析,并用实测结果与模拟结果进行对比,分析微型桩的加入对传统土钉支护坡顶沉降的影响,主要工作有以下几个方面:(1)介绍了土钉及复合土钉支护的相关理论,并介绍了FLAC-3D软件的基本特点和计算原理。(2)根据工程实例建立不同的模型,通过数值模拟与实测对比,验证了数值模型对于模拟土钉及复合土钉支护坡顶沉降的可行性。(3)在开挖深度、土层参数一定的条件下,对比土钉及复合土钉支护的沉降曲线和土层应力及塑性区分布,结论:微型桩的加入在支护初期能很有效的起到改善土体应力及塑性区分布、减小坡顶沉降的作用。(4)分析了复合土钉支护在不同影响因素(土钉长度、土钉倾角、微型桩嵌固深度、微型桩直径、预应力大小)下的坡顶沉降,并采用正交分析法来分析复合土钉支护坡顶沉降对这5种因素的敏感性,并得出以下结论:对坡顶沉降影响最大的是土钉的预应力大小,然后依次为土钉长度、土钉倾角、微型桩直径和微型桩嵌固深度:最大沉降点出现在距离边坡约1m~3m位置处;在距离边坡约H(H为开挖深度)外的范围,开挖对沉降的影响较小由于现阶段有关上钉及复合土钉支护坡顶沉降的研究很少,本课题的研究成果还将对今后土钉及复合土钉支护坡顶沉降数值分析或相关的研究具有参考价值。
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