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随着我国经济的超高速发展,推进城市化建设的速度不断加快,越来越多的高层、超高层建筑拔地而起,相应工程的基坑开挖深度也在不断的向深处发展。对于地质条件和周边环境条件复杂的基坑工程,传统单一的支护结构可能满足不了实际工程的要求,由单一的支护结构组成的联合支护结构体系逐渐成为目前我国基坑支护主要发展的方向和研究的热点。 目前我国基坑支护工程中常用的主要支护结构形式有:土钉墙支护结构、双排悬臂桩支护结构以及双排桩锚支护结构等;本文依据郑州市煤炭研发中心这一具体基坑工程,考虑到受周边环境条件的限制、基坑外荷载大小及工程地质条件等诸多因素的影响,本工程的某些剖面选取了双排桩锚与土钉墙联合支护作为支护形式,这种支护结构形式是将土钉、锚杆和双排桩三种构件经过设计组成的新整体,它融合了双排桩锚和土钉各自的优点,既弥补了常见支护结构的许多缺陷和使用上的限制,又经济安全,被广泛应用于深基坑支护工程中。目前该种联合支护结构的理论研究还落后于工程实践,对它的内力和变形并不十分清楚。本文首先对双排桩锚支护结构和土钉墙支护结构的研究现状进行了总结,其次运用有限差分软件FLAC3D建立双排桩锚与土钉墙联合支护结构的三维数值模型,再对该种支护结构的作用机制进行分析,最后把数值模拟得到的结果和现场试验的实测结果进行了对比分析。本文得到的主要成果如下: (1)阐述了土钉墙支护结构、锚杆支护结构及双排桩支护结构的发展和研究现状,总结了双排桩锚支护结构和土钉墙支护结构的计算模型和计算方法,指出这些计算模型中各构件的受力特征,确定了这些计算模型和计算方法的适用范围; (2)基于现有的研究理论,采用有限差分软件FLAC3D对实际工程的基坑开挖及支护过程进行了数值模拟,深入分析了该基坑中土体的位移、桩身的内力和变形,对数值模拟的结果进行了对比分析,随着基坑深度的逐渐增加,支护结构和土体的水平位移也在不断的发生着变化,土体的水平位移逐渐增大,待基坑开挖到底时,前后排桩的侧向位移的变化曲线呈现“中间大,两头小”的形状,最大位移值出现在基坑开挖面附近向上的位置,并且前排桩的位移值略大于后排桩的位移值; (3)把FLAC3D数值模拟得到的模拟值与理正得到的计算值进行对比分析,得到无论是计算值还是模拟值前排桩的最大水平位移值均大于后排桩的最大位移值,前排桩承受的土压力比后排桩承受的土压力要大,理正计算出的前排桩的变形表现为弯剪形,后排桩的变形表现为纯弯形;再把FLAC3D数值模拟得到的模拟值与现场试验得到的实测值进行对比分析,得到模拟值和实测值的前排桩水平位移的变形趋势一致,在不同的开挖层随着基坑深度的增加,前排桩的水平位移无论是模拟值还是实测值均随基坑开挖深度的增大而增大; (4)通过FLAC3D数值模拟分析桩长、桩径和锚杆预应力等因素对双排桩锚与土钉墙联合支护结构的工作机制的影响,得到在一定的范围内,适当的增加双排桩的桩径可以减小支护结构的位移,但桩径增加到一定程度后,通过增加桩径来减小支护结构的位移的效果并不显著;桩长的增加会引起支护结构位移的减小,但当桩长增加到一定程度后,再增加桩长对减小支护结构的位移和弯矩意义不大;随着锚杆预应力的增大,双排桩的水平位移明显减小,前后排桩的正负弯矩均有一定程度的减小,但减小趋势不明显;最后得到该种结构适用于本工程复杂的地质条件和周边环境条件,验证了该种支护结构可行。