倾斜岩面圆形锚碇基坑嵌岩支护结构受力及变形特性研究

发布时间：2020-10-18 04:41

　　 镇江长江大桥南锚碇位于山壑场地中,正北及东南方均山体环绕。场区覆盖层主要为残坡积粘性土,由粉质粘土和含碎石粉质粘土组成。覆盖层下岩层高差较大,北侧(上游侧)岩面最高约+2.7 m,南侧(下游侧)最低约-31.0 m,呈倾斜状分布。采用外径90 m、壁厚1.5 m的圆形地连墙加环形内衬支护方案,依据岩层走向,地连墙为台阶状不等高形式,墙顶+4.5 m,墙底-17.4~-36.4 m,内衬上部闭合、下部不闭合,基岩为五级阶梯开挖。该支护形式我国锚碇基坑建设中尚属首次,其变形与受力特性较一般圆形对称嵌岩支护结构复杂得多。本文结合镇江长江大桥南锚碇重点工程,采用数值模拟与现场实测方法,开展了倾斜岩面圆形锚碇基坑支护性状的研究,具体工作如下:1、利用MIDAS-GTS NX建立考虑倾斜分布岩层的三维基坑开挖模型,模拟了斜坡基岩场地下基坑开挖的各种工况,分析研究了地连墙和内衬结构的整体力学特性和变形规律。尤其对支护结构径向位移、整体变形、环向应力从高岩面侧到低岩面侧的变化,各断面径向位移及最大值位置、竖向应力、主应力极值随开挖深度增加的变化等,进行了深入研究。同时对比其他圆形对称嵌岩地连墙的研究结果,得出倾斜岩面圆形基坑支护结构的径向位移反弯点有明显的上移趋势;环向应力从高岩面侧到低岩面侧呈增大趋势,与径向位移变化规律具有一致性等结论。2、对不同嵌岩深度、基岩弹性模量、地连墙厚度、内衬厚度等情况,通过多组模型计算结果的对比,得出倾斜岩面圆形基坑支护结构受力性状对地连墙厚度相对较为敏感的结论,并给出各影响因素合理的取值建议。3、根据镇江长江大桥南锚碇深基坑监测结果,分析总结倾斜岩层圆形支护结构径向位移、地连墙钢筋竖向应力、内衬钢筋环向应力等监测数据变化规律,并结合数值模拟结果进行了对比分析。两者在变化规律性上有较好的吻合,给类似工程设计施工提供了借鉴。
【学位单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U445.55
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及研究意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 锚碇基坑发展进程
    1.3 圆形基坑研究现状
        1.3.1 圆形基坑的理论研究现状
        1.3.2 圆形基坑数值分析研究现状
        1.3.3 圆形基坑监测研究现状
        1.3.4 圆形嵌岩地下连续墙施工技术
    1.4 研究目的、创新点及研究内容
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 主要创新点
        1.4.3 研究内容
第2章 圆形基坑的设计计算理论
    2.1 弹性地基梁理论
        2.1.1 平面竖向弹性地基梁法
        2.1.2 考虑“拱效应”的平面竖向弹性地基梁法
    2.2 空间“m”法
    2.3 连续介质有限元法
    2.4 本章小结
第3章 倾斜岩面圆形基坑三维数值分析
    3.1 工程概况
        3.1.1 项目简介
        3.1.2 自然环境与地质条件
        3.1.3 水文条件
        3.1.4 岩土层物理力学性质
        3.1.5 基坑支护方案
    3.2 倾斜岩面圆形嵌岩基坑的三维有限元模型
        3.2.1 岩、土层参数
        3.2.2 基坑参数
        3.2.3 荷载设置
        3.2.4 施工工况
    3.3 数值模拟结果提取与分析
        3.3.1 变形特性分析
        3.3.2 地下连续墙受力分析
        3.3.3 内衬结构受力分析
    3.4 参数敏感性分析
        3.4.1 嵌岩深度的影响
        3.4.2 岩体弹性模量的影响
        3.4.3 地连墙厚度的影响
        3.4.4 内衬厚度组合的影响
    3.5 本章小结
第4章 倾斜岩面圆形基坑的现场监测分析
    4.1 南锚碇基坑监测目的、依据与内容
        4.1.1 监测目的
        4.1.2 监测依据
        4.1.3 监测内容
    4.2 监测点布设
        4.2.1 支护结构应力监测点布设
        4.2.2 支护结构变形监测点布设
    4.3 监测频率与预警值拟定
        4.3.1 监测频率
        4.3.2 预警值
    4.4 监测成果分析
        4.4.1 实测地下连续墙径向位移分析
        4.4.2 径向位移实测值与模拟值的对比
        4.4.3 实测地下连续墙竖向应力分析
        4.4.4 实测内衬环向应力分析
        4.4.5 实测帽梁变形分析
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文和科研情况
致谢

【参考文献】

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本文编号：2845817