FLAC3D在复合土钉支护变形分析中的应用.pdf

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1、第ll期广东土木与建筑No．1l2008年l1月GUANGDONGARCHITECTURECIVILENGINEERINGN0V2008FLAC3D在复合土钉支护变形分析中的应用张强邓秭文(广东建设职业技术学院广州510450)摘要：复合土钉支护结构以其施工便捷、经济和支护效果好等诸多优点，近年在基坑工程中得到越来越广泛的应用．文中在现场试验的基础上，运用FLAC3D程序对某工程基坑开挖过程进行模拟，主要计算了基坑周边土体的水平位移和沉降，并与现场实测结果进行对比，结果表明两者是吻合的。关键词：复合土钉；基坑支护；变形观测；FLAC3D程序也相当复杂对

2、于上述问题，FLAC3D设置了功能强1前言大的结构单元模型，包括梁单元、锚索单元、桩单元、岩石锚杆单元、二维条形锚单元、二维支撑单元、复合土钉支护作为一项新技术．由于具有施工衬砌单元、土工栅格单元、三维壳体单元等。本文中便捷、经济和支护效果好等优点而得到广泛应用。的土钉和锚索、喷射混凝土面层和钢管分别采用该如今大量的深基坑工程处在密集的建筑群中，应用程序中的索结构单元、壳结构单元和桩结构单元。现有工程的设计理论(强度控制设计)和常规施工技索结构由具有2个自由度的索单元组成．索单术已经难以满足保护周围环境的要求⋯为了对基坑元的刚度矩阵仅包括每个节点上反映

3、索结构轴向作变形进行计算和预测．本文运用FLAC3D工程软件用的单一自由度。各单元之间通过节点连接．单元和对某具体基坑工程按照实际施工顺序进行了模拟计节点的数量可以由用户定义索结构仅能承受拉应算．将周围土体的水平位移、地表沉降与实测结果进力和压应力．但不能承受弯矩的作用。有学者根据屈行了对比分析服设计理论认为除直径很大的土钉外．其余土钉因抗弯作用而产生的剪应力作用是较小的。故采用索结构2FLAC3D数值模拟方法模拟土钉能够满足实际工程要求。索结构只需指定材料的相应参数，能够自动模2．1FLAC3D程序简介拟土钉、锚索与周围水泥注浆体和土体的相互作用，该

4、程序是美国ITASCA国际咨询与软件开发公无需另外指定土、索共同作用耦合界面，可以准确反司在FLAC基础上开发的三维数值分析软件．利用显映土钉、锚索的轴向拉应力和剪应力的大小及其分式有限差分方法为岩土工程提供精确有效的分析结布形式对于预应力锚索。施加预应力时应将其分为果．可以解决诸多有限元程序难以模拟的复杂问题．2段设置。对自由段施加。如分步开挖、大变形大应变、非线性及非稳定系统(甚至大面积屈服／失稳或完全塌方)等。FLAC3D提3工程实例分析供内置网格形状并具有快速高分辨率图形能力．以方便建模进程用户可以指定解题参数．从而最大3．1工程概况程度地控制

5、模型运行时间和效率：其内置功能强大广州番禺区某假日酒店项目．拟建场地位于市桥的编程语言FISH还可帮助用户进行额外控制．实东兴路南侧，罗家涌东侧，为19层(顶层复式)框架剪践证明FLAC3D适用于岩土工程的数值分析力墙结构，基坑开挖面积为4015m2，边长约262m，开2。2FLAC3D结构单元挖深度为5．05m和5．65m，室外地坪相对标高-0．45m采用不同结构材料对岩土体进行加固时．岩土基坑支护采用“水泥搅拌桩+微预应力土钉”复合结工程分析是设计中最重要的内容．由于结构材料形构．水泥搅拌桩作为止水帷幕，内插钢管或竹筋作为式各异且性质不同．它们与岩

6、土体的相互作用机理超前支护和位移控制，土钉墙为主要支护受力体系。232008年11月第11期张强等：FLAC3D在复合土钉支护变形分析中的应用NOV2008No．1l3．2地质情况表1土层分布及土性参数拟建场地地貌单元属平原．原为耕地．经人工整平，地面较平坦。根据岩土报告，基坑开挖与支护主要影响土层有杂填土、淤泥和砂质粘性土．土层分布及土性参数见表13-3监测断面支护设计现场试验包括搅拌桩顶水平位移监测、基坑周边沉降监测、搅拌桩及桩后土体位移监测、土采用北京产CX一03型全自动测斜仪．测量时将钉内力监测、孑L隙水压力监测。为了研究基坑开挖仪器测头沿垂直

7、于基坑开挖边线的导向槽放至孔对各监测项目的影响，选取某试验断面进行集中监底．从孔底至孔口每提升0．5m测量一次数值．得到测，如图1所示。每级的偏斜量测量后将测头旋转180~插入同一对导向槽中，按同样方法重复测量，以作平差计算．然后分别求出水平位移增量．累加得各测点的水平位移3．4计算模型及计算工况建立实体模型。范围为：向深30m，y向长40m，向宽(2～3)。模型的底面在z=0处采用固定约束．、y方向铰接约束，两侧面施加初始应力并约束初始速率模拟支护为“4排土钉(2、3道施加预应力)+钢管搅拌桩+图1监测元件布置图喷射混凝土面层”模型(1)搅拌桩顶水平

8、位移监测中土体分为4层．依次为素填土、淤泥、砂质粘图2基坑分析模型采用钻孔置人法在搅拌桩顶部布