深基坑工程土钉-桩锚支护的数值模拟分析

• 作 者: 王巍
• 机 构: 华北水利水电大学
• 出 处: 华北水利水电大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 深基坑 土钉桩锚联合支护 数值模拟 三维分析模型

随着高层、超高层建筑物的兴建，地下空间的开发利用越来越受到人们的广泛关注。目前，传统单一的基坑支护形式已无法满足现代基坑发展的要求，在众多的基坑支护形式中，最常用的是土钉支护和桩锚支护。将这两种支护形式组合成的土钉桩锚联合支护结构，经实践证明是成功的，但这种复合支护结构相关理论的研究明显滞后于工程实践，对土钉加桩锚联合支护的作用机理、数值模拟等方面的研究还处于不成熟阶段。　　
本文以郑州市某深基坑工程为例，结合现场勘察数据，采用理论分析和数值模拟相结合的方法，应用岩土工程分析软件FLAC3D，建立三维分析模型。在该模型中，土体采用摩尔—库伦弹塑性模型对支护体系的内力、位移等特性进行了详细地分析，主要有以下几个方面:　　
1.对土钉、桩锚及土钉加桩锚联合支护的作用机理、破坏形式、工作性能等进行了理论上的阐述与分析;　　
2.利用FLAC3D中的结构单元和它自带的FISH语言建立土钉桩锚联合支护的三维仿真模型。应用FISH语言对土钉单元cable和衬砌单元liner以及桩单元pile、梁单元beam和锚杆单元cable三种单元相互连接进行，为FLAC3D建立三维仿真模型提供了一些经验。　　
3.在基坑开挖过程中，从土体的主应力、剪应力、剪应变增量以及结构单元内力等方面解释支护体系的工作性能，并对支护体系的内力的变化进行了数据模拟分析。　　
4.在支护强度降低的情形下对基坑的破坏进行了数值模拟分析。从破坏后的形状以及位移云图得出了土钉桩锚联合支护破坏的一些规律。　　
5.将土体变形计算值与实测结果进行了比较，验证模型的合理性，为今后郑州地区的基坑的模拟计算提供资料。　　
本文通过对上述几个方面的分析与研究，验证了基坑采用土钉桩锚联合支护的可行性，并深入地分析了土钉桩锚联合支护的位移和内力变化特征，总结出一些有价值的结论，为今后郑州深基坑复合支护设计和研究提供一些有价值依据。