张国军[1]2002年在《深基坑土钉支护分析与优化设计研究》文中提出随着高层建筑和地下空间的利用和发展，我国的深基坑工程日益增多，无论是技术难度还是工程规模都越来越大。尤其是在地质条件较差或较复杂的地区，传统的基坑支扩方法已不能满足当前发展的需要。复合土钉支护技术中，土钉主动支护土体，并与土体共同作用，尽可能保持、利用、提高基坑边壁土体的原有强度，将传统支护方式中对支护结构形成荷载效应的扰动土体转化为支护结构的一部分，从而可以有效地应用于软土地区等特殊地质条件下的基坑支护，而且具有工艺简单、造价低、工期短等优点。 但是目前复合土钉支护技术无论在理论分析方法与设计理论还是在工程实践方面都还不够成熟与完善。因此，本文首先针对当前深基坑支护中广泛应用的土钉墙设计计算理论与设计方法进行了比较全面的总结与评述，对其中的有关问题进行了分析，探讨了动态设计与信息化施工在土钉墙设计与施工系统中的应用；并采用有限元方法对基坑土钉支护进行了叁维非线性数值计算，同时进行了稳定性分析；进而同时考虑加固和锚固两种效应对复合土钉支护的受力与变形工作机理进行了分析，探讨了复合土钉支护的优化设计，针对工程实例进行具体计算与分析，所得结果与结论可为土钉支护设计与分析提供一定的参考依据。 结合作者所参加的大连中银大厦深基坑支护工程项目，进行了工程案例分析。综合考虑实际地质条件、周边环境约束条件、施工组织过程与程序等多方面，对原有支护设计方案进行了分析与修改，并进行了优化设计，其中考虑了施工工艺、应急处理措施等方面；并由此进一步表明了深基坑工程中动态设计与信息化施工的重要性。这一工程实例分析对于类似的工程设计与施工具有参考价值和指导作用。
丁敏[2]2012年在《深基坑支护细部结构优化及应用研究》文中认为深基坑工程是一个十分庞杂的系统工程，在其设计过程中既要保证支护结构安全可靠又要造价经济，为了协调两者的关系，深基坑支护工程的优化设计就应运而生。由于深基坑支护工程的优化存在诸多难点，例如，1.设计变量中的连续变量和离散变量共存，变量数目众多，变量组合庞大；2.优化目标和设计变量的关系复杂，各个设计变量对优化目标的敏感性不一致，建立合理的显性表达式比较困难，所以传统的优化算法面对复杂的深基坑优化的问题往往无能为力，因此，寻找一种合理的、可行的优化算法成为关键。为了实现深基坑的优化设计，首先要解决以下四个方面的问题：一是建立一个以造价为目标的深基坑支护细部结构优化设计模型；二是分析不同支护型式的土压力计算方法；叁是建立深基坑支护设计力学模型；四是寻求能求出的优化设计模型最优解的优化算法。为此，本文以国家“十一五”科技支撑计划课题《基坑支护优化设计集成系统研究及深大基坑工程示范》为依托，选择了上述四个问题作为论文的研究课题。①对深基坑工程细部结构优化设计问题的进行了数学描述，给出了设计变量的选取、约束条件的确定、目标函数的建立叁方面的内容。分别对不同的支护结构的设计变量进行了敏感性分析，筛选出对优化结果影响较大的设计变量，归纳总结了深基坑支护细部结构的主要约束条件，构造出以综合造价为优化目标的最终优化目标函数，进而建立了深基坑支护细部结构优化设计数学模型；②为了求解优化设计模型中的约束条件，研究了深基坑不同支护型式的土压力和支护结构计算分析方法。首先从土压力的理论发展出发，研究了考虑墙背与土之间相互摩擦引起的剪切作用及放坡角度的土钉墙侧向土压力；然后分析了排桩和地下连续墙这两种支护结构在土拱效应下的土压力原理，分别对圆弧和悬链线两种拱形的土拱效应进行了分析，并两种拱形的计算结果进行了比较。根据两种土拱形状计算其平均竖直应力，由此得到了对应于不同内摩擦角和外摩擦角的侧土压力系数；将其用于水平微分单元法求解支护结构主动土压力，得到了其主动土压力强度、土压力合力和合力作用点的解析公式；③针对叁种不同的深基坑支护结构，分别提出了各自稳定性约束的计算方法。首先，运用简单条分法对层状非均质土中土钉支护结构进行了稳定性分析，得出了最危险滑动面的搜索模型和最小安全系数的计算公式。然后，采用半无限大弹性空间内部水平矩形荷载作用下的Mindlin解来模拟弹簧刚度K，运用到排桩支护结构的弹性地基梁模型的弹簧刚度求解中，得到其内力和变形的理论计算式；最后，对半无限大弹性空间内部水平线性荷载作用下的Melan公式进行推导，得到条形荷载作用下的位移解答，并将解答运用在矩阵位移法中得到了地下连续墙的受力情况；同时，为了考虑逐步开挖和加撑的支护结构的变形和内力，采用增量法对施加在支护结构上的荷载进行修正，得出的支护结构的位移和内力更加符合实际情况；④采用动态自适应技术改进交叉算子p_c和变异算子p_m，提出了新的优化算法DAGA。这种算法克服了传统的遗传算法在迭代过程中出现的适应度值标定方式复杂、过早的收敛到局部最优解和在最优值附近收敛速度慢等缺点，从而大大提高了优化算法的收敛速度和计算精度；在此基础上，建立了土钉墙、排桩和地下连续墙的优化系统，开发了“深基坑优化设计软件”。该软件在开发过程中，运用了VC进行了数据的控制与界面的开发，而对于改进遗传算法的实现则采用了Matlab，再通过COM组件的方法将二者相结合。在软件实现过程中成功地解决了程序的结构设计和COM组件部分这两类的技术难点，并完成了这两部分的封装，最终实现了软件的完整功能。⑤应用深基坑优化设计软件对北京王府井海港城项目深基坑支护工程进行优化分析。在优化设计中，保持深基坑支护结构原设计中预应力锚杆参数不变，对设计变量支撑位置、桩径、桩间距、嵌固深度和混凝土强度等级进行了优化。通过对原设计和优化结果的比较，验证了该软件完全适用于深基坑支护细部结构的优化设计领域。
王丕杰[3]2017年在《杂填土区域深基坑工程支护方案优化研究》文中研究指明随着我国城镇化以及基础设施建设的飞速发展,势必会加快旧城区改造和城市扩建,导致土地资源的利用紧张,因此,工程建设项目不可避免会遇到杂填土区域,越来越多的深基坑工程在杂填土区域开挖支护。如何选取安全可靠、工程造价合理、施工便捷、对环境保护有利的支护方案成为杂填土区域基坑开挖支护重点研究的课题。本文以杂填土区域深基坑支护方案优化研究为出发点,结合太原市东山地区王家峰棚户区14#高层住宅楼基坑开挖支护工程,首先运用改进的层次分析法对设计的叁种支护方案优化研究,然后运用理正深基坑软件通过正交试验对最优支护方案进行细部优化,最后采用PLAXIS有限元模拟软件对细部优化方案模拟分析,验证方案在杂填土区域深基坑开挖支护工程实际中的可行性和安全性,为杂填土区域深基坑开挖支护方案比选和优化提供一定参考。本文主要进行了如下几个方面的研究工作:(1)在确定杂填土区域深基坑支护方案时,通过对各种因素的分析比较,结合工程项目实际,选取叁种适用于本杂填土区域深基坑支护的方案:坡率法和复合土钉墙联合支护,土钉墙竖向钢管桩联合支护,复合土钉桩锚联合支护。(2)利用最优传递矩阵的概念实现对层次分析法的改进,通过改进的层次分析法选取安全可靠、工程造价合理、施工便捷、环境保护作为优化目标,选取15个因素作为指标层对本工程初选的叁种支护方案进行优化比选,确定坡率法和复合土钉墙联合支护方案为最优方案。(3)支护方案细部优化。首先,对优化的支护方案进行施工工艺改进。其次,通过单因素分析法对选取的支护方案进行细部优化。再次,运用正交试验得出对基坑整体稳定性的重要性排序:土钉水平间距>锚索替代土钉排数>土钉长度>土钉钢筋直径>土钉钻孔直径>入射角度。(4)运用PLAXIS对优化后的支护方案进行深基坑的模拟,得出各工况下坑壁水平位移和基底隆起量。通过PLAXIS的验算,确定本支护方案的可行性和高效性。本文研究成果被工程项目实施单位所参考采用,工程实践表明,方案技术可行,经济合理,受到业主方和施工单位的好评。本文研究的杂填土区域深基坑工程支护,为同类型工程的实施提供了参考依据。
李红杰[4]2010年在《土夹石深基坑土钉支护设计及其优化》文中研究说明随着我国经济建设的发展,城市化进程逐步加快,城市扩容与用地的矛盾也日益突出。采用“开山填谷”、“挖土填谷”的方法解决建设用地的工程日趋增多。一些山区用地就地取材,填谷中的土体经常混有许多小石块,这就造成了此类堆填场地的填土与正常固结的土有着很大的差别。首先,土夹石填土的结构发生变化,土的结构是决定变形的重要因素之一;其次,土夹石填土经过一定时间的堆放,填土会被重新压实,其体积会变小,孔隙率、强度、密度、稳定性也发生了很大的变化;再次,土夹石填土中混有的小石块的大小、比例等也对填土的性质产生了影响。可见,如何使土夹石填土工程满足经济建设的需要,已是山区基坑边坡工程中迫切需要解决的问题。解决填土基坑边坡支护的问题,不仅要满足安全的需要,也要关注经济的节约。既满足安全又使成本最低的方案才是最优化的方案。本文结合目前已有的研究成果,依托重庆市某一土夹石深基坑土钉支护工程实例为背景,结合数值模拟分析方法,对比分析均质土和土夹石深基坑土钉支护的土钉受力、基坑变形和破坏模式等,并编制以直接造价为目标函数的优化程序,对依托的实例工程进行优化设计,检验程序的可行性。本文主要工作及成果如下:1.对比分析了均质土深基坑和土夹石深基坑土钉支护的受力特征、位移变化和破坏模式等;2.对比分析了在相同土石比和不同土石比条件下的深基坑土钉支护在叁种工况下的土钉受力变化:工况一,土钉没有碰到小石块;工况二,部分小石块碰到土钉;工况叁,满足小石块随机分布的条件下,小石块最大限度的碰到土钉;3.根据土钉支护设计计算原理,编制以直接造价为目标函数的优化程序;并根据编制的优化程序,结合依托的实际工程实例进行优化设计,检验程序的可行性。本文的课题来源于国家“十一五”科技支撑项目:《地下开挖工程岩土加固关键技术研究》中的子课题之一:基坑支护优化计算方法研究。子课题项目编号:2008BAJ06B04-2。
赵延林[5]2012年在《深基坑稳定与变形的可靠性分析》文中研究指明在基坑工程领域，土体的物理力学参数具有较大的随机性，传统的定值分析方法没能考虑这些土性参数的随机性，因此其计算结果必然带有一定的不确定性。而基于可靠性的分析方法则可以考虑土性参数的随机性及其相关性的影响，其设计结果更为客观、更加符合工程实际。目前，关于基坑工程可靠性分析问题的研究工作尚处于起步时期，所做的主要工作还只停留在简单支护形式下的浅基坑工程领域；而对于复杂支护体系下的深基坑工程的可靠性分析问题，基本还处于空白阶段。因此，本文的主要工作包括：（1）基于边坡的极限平衡理论，应用圆弧滑动面条分法建立了复合土钉支护基坑内部整体稳定分析的失效函数与最危险滑动面的计算模型；以土体的力学参数作为随机变量，推导了失效函数对各随机变量的偏导数，利用改进的一次二阶矩法计算了复合土钉支护基坑内部整体稳定可靠性指标，从而形成了复合土钉支护基坑内部整体稳定的可靠性分析方法；并在此基础上，分析了失效函数的计算模型、土体力学参数的变异性及土层位置参数对基坑内部整体稳定可靠性指标的影响。（2）基于弹性地基梁杆系有限元法与荷载增量法，采用弹性土压力计算模型，建立了多支点桩墙支护基坑各工况下的基坑变形、支护结构与内支撑强度分析的随机有限元计算模型；以土体的抗剪强度指标作为随机变量，推导了基坑变形位移、支护结构与内支撑强度对各随机变量的偏导数，应用改进的一次二阶矩法计算了基坑变形、支护结构与内支撑强度的可靠性指标，形成了多支点桩墙支护基坑变形、支护结构与内支撑强度的可靠性分析方法；分析了土体抗剪强度指标的变异性与土层位置参数对基坑变形、支护结构与内支撑强度可靠性的影响。
姬建民[6]2013年在《复合土钉支护的作用机理与施工》文中提出深基坑支护工程是一种综合性很强的系统工程。随着经济的迅猛发展,深基坑支护工程在广泛应用于现代工程建设的同时,众多专家学者对其理论方面的研究也日趋增多,但是研究理论内容多倾向于设计理论方面,对深基坑支护施工方面的研究内容比较少。本文依托珠海博物馆与规划展览馆基坑支护工程,重点对该基坑支护工程现场的施工方法、施工工艺做了深入的研究。本文的主要研究如下：(1)通过对现阶段深基坑工程文献的阅读归纳,总结出现阶段基坑支护类型研究集中在基坑支护结构设计类型的研究与基坑变形的研究两方面。而复合土钉是当前基坑支护研究最多的类型,其内容包含了设计、施工、变形与作用机理的研究。本文基于对复合土钉的理论研究基础上,阐述了其设计、施工、基坑变形以及作用机理之间相辅相成的关系。重点阐明了当前研究重设计轻施工的弊端,引出论文要论述基坑施工,尤其是复合土钉施工的内容；(2)论文研究了深基坑支护工程的内容,归纳了其分类方式,介绍了当前深基坑支护工程常见的类型,如重力式挡土墙,重点阐述了复合土钉支护类型中土钉与预应力锚杆的施工适用范围,施工特点与不足,施工工艺及要点等内容；(3)当前复合土钉支护形式随着基坑工程的要求不同而不同,论文结合珠海博物馆与规划展览馆基坑支护工程,论述了预应力锚杆复合土钉与水泥土搅拌桩和微型桩的结合类型,并对其施工应用范围,施工特点做了论述,通过基坑变形理论,按照基坑变形中土钉、预应力锚杆与土体叁者受力的先后问题,详细总结了该类型中叁者之间的作用机理；论文详细阐述了珠海博物馆与规划展览馆基坑施工过程中各个不同施工工序内容及注意要点,总结了珠海博物馆与规划展览馆基坑施工,对同类型工程实践具有应用与指导价值。
朱龙[7]2017年在《重庆轨道交通环线大竹林控制中心深基坑稳定性分析》文中进行了进一步梳理随着我国城市建设的快速发展,建筑用地也日趋的紧张,人们对城市地下空间的要求也不断的增加,因此出现大量的深基坑工程;而深基坑支护结构的类型在基坑运用中各有利弊,使得能更好的权衡支护结构的安全稳定性、技术可行性和工程造价。本文以重庆轨道交通环线大竹林控制中心深基坑工程为实例,运用有限元软件模拟基坑施工开挖过程的变形情况,并且通过基坑的变形监测数据论证基坑的安全稳定性。为深基坑提供一套基坑稳定性计算、支护参数的优选、数值模拟、监测的动态管理体系和信息化施工管理的方法。本文研究有如下几个主要的内容:1运用理正和MIDAS/GTS软件对深基坑支护结构进行模拟,并且对深基坑的整体稳定性、抗倾覆、抗隆起等进行计算,分析基坑变形规律。2分析支护结构支护参数对深基坑稳定性影响,本文分别对土钉支护结构中的土钉长度、土钉倾角、土钉横向间距、土钉竖向间距和桩锚支护结构中的锚杆倾角、桩径大小、桩间距、桩长(嵌固深度)进行控制变量的MIDAS/GTS模拟,得出参数的变化对基坑的稳定性影响情况和深基坑的变形规律,并且分析支护参数的合理性和可以值得改进地方,以优化支护结构设计;使之更好的权衡支护结构的安全性、技术可行性和造价之间的关系,这也很大程度论证了设计方案的安全稳定性和保守性。3在实际深基坑施工开挖过程中,对深基坑水平位移、周围建筑物沉降进行监测和数据的整理,分析深基坑变形规律和每一阶段的变化情况及原因,深基坑不同位置变形情况;进一步验证设计的安全稳定性。4通过模拟数据与实测数据的对比,论证得出模拟基坑施工方法的可行性和必要性,在实际工程中模拟与实践相结合。本文为以后重庆地区深基坑的支护方案的优选、稳定性计算、动态设计系统、施工、监测具有一定程度上的借鉴作用。
武亚军[8]2003年在《基坑工程中土与支护结构相互作用及边坡稳定性的数值分析》文中研究表明在基坑工程中，土与支护结构相互作用、土的物理非线性与界面的接触非线性所构成的土工双重非线性和基坑边坡的稳定性是深基坑工程中的叁个非常重要而基本的实际问题，一直得到了广泛的重视，但是目前尚未得到彻底的解决。为此本文针对这叁个问题，分别开展了深入的探索，主要研究工作包括： 1．对于土与结构间接触面的切向本构关系，目前通常采用双曲线非线性弹性模型或刚塑性模型来描述，但是，传统的双曲线非线性模型不能明确地表达剪切破坏后的塑性流动变形特性；而刚塑性模型又无法描述剪切破坏之前的非线性弹性变形。对此，本文将非线性弹性理论与弹塑性理论相结合，提出了一种非线性弹性—理想塑性模型，剪切破坏之前所发生的剪切变形与剪切破坏之后的错动变形分别由非线性模型和刚塑性模型计算，这种混合模型能够比较全面地反映接触面的变形特性与破坏机理，以此为基础发展了用于模拟土与结构接触面特性的接触带单元。从计算角度，接触面的计算力学模型可以分为无厚度的接触面单元和有厚度的接触带单元，通过比较分析认为有厚度的接触带单元能够比较合理地描述土与结构的相互作用特性。 2．对于实际岩土工程中大量存在的土的物理非线性和土与结构间接触面的接触非线性这类双重非线性问题，本文将土的理想弹塑性模型和针对接触面所建立的非线性弹性—理想塑性本构模型相结合，发展了一套非线性数值解法，从而对于土工双重非线性问题提出了一种一套比较协调的计算模型与数值分析方法，并将其应用于深基坑支护与开挖及稳定性分析，实际计算表明这套方法是行之有效的。 3．针对目前边坡稳定性分析中常用的强度折减弹塑性有限元法所存在的失稳指标和失稳判断不明确等问题，本文提出了将广义塑性应变作为一种新的失稳指标，并依据广义塑性应变分布区的产生、发展乃至相互连通进行边坡稳定性的评判。本文通过对有限元计算结果的计算机实时显示技术全面实现了这种评判过程，即通过对图形实时显示的计算结果的观察，分析强度折减过程中广义塑性应变的发展变化，进而评判边坡的稳定性，多个算例的计算与分析表明不仅对于基坑边坡，而且对于实际工程中的天然边坡和人工切坡，这种稳定性分析方法是合理有效的。 4．采用Visual C++编写了面向对象的计算程序，实现了非线性—理想塑性接触面模型，实现了土工双重非线性问题的弹塑性有限元数值计算和以此为基础的边坡稳定性数值分析。该计算系统不仅具有较强的计算功能，而且拥有较强的前前后处理功能，在后处理中，有限元计算结果可以用等值线与彩色云图两种方法表达。结合基坑开挖与支护这样的变体系施工力学问题，将非线性有限元计算过程与实时显示技术相结合，随时通过图形显示了解施工与加载过程中各种物理量的发展与变化过程，是这一计算系统的突出特点。
高坤[9]2008年在《吉林大学第一医院扩建工程深基坑支护与数值模拟分析》文中提出随着我国城市化的快速发展,城市地下空间的开发利用在节约土地资源、调节城市土地使用结构、城市现代化基础设施建设、防灾救灾和国防建设等方面将发挥越来越重要的作用。可以说,没有城市地下空间的有效开发利用就没有城市的可持续发展,这样也势必带来大规模的深基坑工程问题,也对深基坑开挖与支护提出了更高、更严格的要求。深基坑工程的支护问题已成为工程界的热点、难点和重点问题之一。深基坑支护设计是一个高难度的岩土工程技术课题,其影响因素较多,与场地条件和地质条件以及相邻建筑场地相互影响等密切相关;它是一个复杂的,与众多学科相关的交叉学科,涉及到土力学、水文地质、工程地质、结构力学、施工技术等知识。不但要研究土的强度、变形和稳定性问题,还要研究支护结构、土体和临近建筑物的共同作用问题。本文针对基坑支护设计分析与验算,例证吉林大学第一医院扩建工程,其最大开挖深度为19.8米,这是吉林省目前最深的基坑工程,因此该工程的设计和施工结果对该省岩土工程界具有十分重要的实用价值和理论研究意义。国内现行的支护方法多种多样,理论依据大致相同,但是由于各地实际的场地情况不同,也就是要求设计要有针对性,本人力求根据实际工程条件,选择一种经济合理、安全有效的设计方案,并进行优化设计和数值模拟分析。
杨亚静[10]2007年在《深基坑的土钉墙—桩复合支护与监测技术研究》文中提出随着大量高层建筑以及地下工程的兴建，对基坑工程的要求越来越高。深基坑的支护方式选择、支护结构受力分析与基坑稳定性研究成为岩土工程领域的重要课题。论文依托成都市云岭西都深基坑工程，对土钉墙—桩复合基坑支护模式进行了系统的研究并利用监测技术实时掌控基坑的稳定性信息，通过信息反馈技术动态评价基坑边坡的稳定性，及时指导施工过程，保障了施工的安全进行。1本文首先分析场地工程地质条件，探讨了基坑设计的原则与依据，分别计算了单独采取排桩及单独土钉墙时的支护方案，研究了土钉墙与排桩的复合支护模式及荷载分配，设计了云岭西都深基坑工程的土钉墙—桩复合支护方案，在施工土钉的情况下排桩的间距由小于3米提高到了4.5米。2论文探讨了深基坑监测的目的与意义、监测设计的原则与内容，介绍了基坑监测的主要项目与仪器，在此基础上对云岭西都深基坑进行了监测系统设计，并研究了深基坑的安全预警指标及应急预案。3论文对监测成果进行了分析研究，在施工过程中开展了监测工作及信息反馈工作，动态评价了基坑边坡的稳定性，指导了基坑的开挖与支护施工过程。监测成果表明：论文设计的复合支护模式是安全的，验证了设计的可行性。4论文对监测资料进行了较深入的分析研究，探讨了基坑变形与开挖过程的关系，研究了排桩的变形特性及土钉的受力分布特点、桩身钢筋受力特点及土压力特点等。最后，论文采用FLAC3D建立了局部叁维模型，模拟了基坑开挖的变形发展过程，并与实测成果进行了对比研究。
参考文献：
[1]. 深基坑土钉支护分析与优化设计研究[D]. 张国军. 大连理工大学. 2002
[2]. 深基坑支护细部结构优化及应用研究[D]. 丁敏. 重庆大学. 2012
[3]. 杂填土区域深基坑工程支护方案优化研究[D]. 王丕杰. 太原理工大学. 2017
[4]. 土夹石深基坑土钉支护设计及其优化[D]. 李红杰. 重庆大学. 2010
[5]. 深基坑稳定与变形的可靠性分析[D]. 赵延林. 哈尔滨工程大学. 2012
[6]. 复合土钉支护的作用机理与施工[D]. 姬建民. 昆明理工大学. 2013
[7]. 重庆轨道交通环线大竹林控制中心深基坑稳定性分析[D]. 朱龙. 重庆交通大学. 2017
[8]. 基坑工程中土与支护结构相互作用及边坡稳定性的数值分析[D]. 武亚军. 大连理工大学. 2003
[9]. 吉林大学第一医院扩建工程深基坑支护与数值模拟分析[D]. 高坤. 吉林大学. 2008
[10]. 深基坑的土钉墙—桩复合支护与监测技术研究[D]. 杨亚静. 成都理工大学. 2007