浅谈基坑开挖对坑底工程桩影响的数值模拟分析

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1、山东科技大学硕士学位论文摘要分类号：TU454密级：公开UDC：单位代码：10424学位论文基坑开挖对坑底工程桩影响的数值模拟分析魏雪申请学位级别：硕士学位专业名称：岩土工程指导教师姓名：吕爱钟职称：教授山东科技大学二零零七年五月山东科技大学硕士学位论文摘要论文题目：基坑开挖对坑底工程桩影响的数值模拟分析作者姓名：魏雪入学时间：2004年9月专业名称：岩土工程研究方向：岩土力学理论与数值分析指导教师：吕爱钟职称：教授论文提交日期：2007年5月论文答辩日期：2007年6月授予学位日期：山东科技大学硕

2、士学位论文摘要NUMERICALSIMULATIONANALYSISFORIMPACTOFFOUNDATIONPITEXCAVATIONONBOTTOMPILESADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyWeiXueSupervisor:ProfessorLvAizhongCollege

3、ofCivilEngineeringandArchitectureMay2007山东科技大学硕士学位论文摘要声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosop

4、hyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:山东科技大学硕士学位论文摘要摘要基坑工程向深大发展，桩基以其巨大的承载力和抵抗复杂荷载的特殊性能而成为理想的基础形式。在基坑开挖过程中，由于土

5、体的卸荷作用造成地层移动，引起坑底土体隆起，导致坑底工程桩上浮和偏位，尤其在软土地区，严重时发生群桩倾斜、断桩。基于此背景，本文分析基坑围护开挖对坑底工程桩的影响。本文首先系统地总结和论述了国内外现有的各种关于桩土相互作用的理论分析、试验手段和计算方法，以及目前基坑开挖对环境影响的研究现状。其次，分析了基坑开挖引起地层移动的机理及造成桩变形的原因。从土拱效应角度分析桩土相互作用，讨论了土拱形成过程；借助平面有限元方法,分别研究了被动桩间粘性土和无粘性土体中土拱效应产生的机理，分析了土体剪切角、泊松比

6、、桩土接触特征等参数对其的影响等。另外，介绍了大型有限差分软件FLAC3D，学习其原理和计算流程，及本文数值模拟需要的pile结构单元。最后，以一个工程例子为基础，根据以上讨论的各影响因素，建立考虑支护体系的基坑开挖数值模型，在FLAC3D平台上进行二次开发，利用内嵌FISH语言编写程序，模拟基坑开挖三维动态施工，以基坑四个典型位移的桩为实例，分析不同位置处桩的不同反应；从桩身特征参数、土体参数、开挖工况三个方面研究桩土相互作用的因素：土体粘聚力、内摩擦角对桩土相互作用影响明显，随着粘聚力的增大，土

7、体隆起及桩身偏位都明显减小；不同位置的桩基，桩土相互作用明显不同，对于典型位置处的桩基给出最大弯矩点，同时，在一定范围内改变桩长可以减小桩上浮，改变桩径影响桩基受力，但对于桩基偏位作用不大；改变开挖工况下，不同位置的桩基内力变化有较大差别：基坑中部桩桩基内力影响最大，其弯矩值和最大弯矩点都发生很大变化。通过分析基坑开挖中桩基受力的影响因素，得出了一些对实践有参考价值的结论。关键词：基坑开挖工程桩有限差分FLAC3D山东科技大学硕士学位论文摘要ABSTRACTAsthepitofhigh-risebu

8、ildingisdeepandwide,pilewithahugecapacityandthespecialpropertiesofresistingthecomplexloadbecomesanidealfoundationforms.Intheexcavationprocess,thesoilunloadingcausesmovementofstratumandupliftofthebottomsoil,leadingtofloatingdestroyanddev