考虑空间效应的基坑变形数值分析

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1、盲审编号Z11228学校代码10406分类号TU433密级学号120085213014考虑空间效应的基坑变形数值分析作者吴兵学科、专业建筑与土木工程指导教师陈乐意副教授申请学位日期2015年6月学校代码：10406分类号：TU433学号：120085213014南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）考虑空间效应的基坑变形数值分析硕士研究生：吴兵导师：陈乐意副教授申请学位级别：硕士学科、专业：建筑与土木工程所在单位：土木建筑学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学NumericalAnalysisofDeformationofFoundationExcavatio

2、nConsideringInfluencesofSpatialEffectADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnArchitectureandCivilEngineeringbyWuBingUndertheSupervisionofDrChenLe-yi(CollegeofArchitectureandCivilEngineering)NanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2015摘要随着基坑工程的发展，在基坑工程设计与施工过程中，基坑工程的空间效应是一个不可忽略的问题，也越来

3、越引起人们的重视。大量的工程实践表明，基坑具有明显的空间效应，特别是对于城市建筑物密集区域的深基坑来说，其空间效应更为明显。对于不同开挖尺寸和角度的基坑来说，其不同部位的变形规律不同，此时就需要在设计和施工过程中分别考虑。本文针对不同开挖尺寸和角度的基坑，回顾了基坑工程的发展历史，对基坑工程的空间效应作了一定概括，对基坑工程空间效应的国内外研究现状进行了相应的研究和总结。在理论分析的基础上，结合数值模拟方法，主要研究了在考虑空间效应下的不同长宽比基坑和不同开挖角度基坑的变形规律和机理。主要研究内容有：（1）运用数值分析方法，研究了不同长宽比基坑的空间效应，分析了其变形的规律和机理

4、。通过分析发现，当基坑长宽比L/B小于2时，随着基坑长宽比L/B的变化，基坑长边方向围护结构水平位移和基坑坑底隆起变化明显，而基坑短边方向围护结构水平位移和基坑坑外地表沉降则变化不明显。当长宽比L/B大于2时，基坑变形不再随着长宽比的变化而发生明显变化，且此时按考虑空间效应的三维问题分析所得的结果与按二维平面问题分析所得的结果较接近。此说明基坑短边方向具有明显的空间效应，长边方向空间效应不明显，尤其是长边方向中部区域可以按二维平面问题进行分析。（2）采用数值方法分析了不同开挖角度基坑变形规律。可以发现，无论开挖角度是锐角还是钝角，基坑的角部变形最小，中部变形最大，存在明显的角部效

5、应，也即具有明显的空间效应。当开挖角度为60°时，基坑的围护结构水平位移和坑底隆起量都比开挖角度为180°时的基坑围护结构水平位移和坑底隆起量小，且开挖角度的变化对基坑角部的变形有明显的影响，而对坑壁中部区域的变形影响较小。（3）本文最后还分析了考虑空间效应的基坑变形的控制。分析发现，采用分层、分段、分块开挖的方式是工程中考虑空间效应的基坑变形控制的常用方式。特别是对于狭长型基坑来说，分层、分段、分块开挖是控制基坑变形的有效方法。这种开挖方式对控制基坑角部的变形效果明显，而对基坑中部区域的变形控制作用较弱。关键词：基坑工程，空间效应，变形，长宽比，开挖角度，数值模拟ⅠAbstra

6、ctWithdevelopmentoffoundationpitengineering,thespaceeffectoffoundationpitengineeringisoneproblemthatcannotbeignoredduringthedesignandconstructionoffoundationpitengineering,whichattractsmoreandmoreattention.Lotsofengineeringpracticeshowsthatfoundationpithasobviousspaceeffect,especiallydeepfoun

7、dationpitinthedenseareaofcityinwhichthespaceeffectisevenmoreobvious.Forthefoundationpitwithdifferentexcavationsizesandangles,thedeformationruleofdifferentpositionisdifferent,whichneedstobetakenintoaccountduringdesignandconstruction.Forthefoun