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临近既有地下室基坑有限土体土压力计算方法与数值模拟
| 论文题名： | 临近既有地下室基坑有限土体土压力计算方法与数值模拟 |
| 关键词： | 有限土体;主动土压力;数值模拟;深基坑工程;既有地下室;极限平衡 |
| 摘要： | 随着我国高层及超高层建筑快速发展，建筑密度不断加大。在实际深基坑工程设计中，经常出现拟开挖基坑和已有的建筑物地下室之间距离较近的情况，这样就在拟开挖基坑支护结构与既有地下室之间形成了部分宽度有限土体，且这部分土体一般不能被挖除。此时，作用在支护结构上的土压力属于有限土体土压力，而经典土压力理论是建立在半无限土体假定的基础上，对于有限土体的情况显然不合适。本文主要对临近既有建筑地下室基坑有限土体主动土压力计算问题开展理论分析和数值模拟，主要工作及结论如下： 1.基于极限平衡理论，建立考虑既有地下室侧壁反力影响的有限土体主动土压力计算方法，初步分析了有限土体主动土压力系数与土体参数间的关系。当土体内摩擦角参数一定时，主动土压力系数随着填土宽高比的增大而增大，当增大到一定值时逐渐趋于稳定，且主动土压力系数随着内摩擦角的增大而减小；当土体黏聚力参数一定时，主动土压力系数随着填土宽高比的增大而减小，且主动土压力系数随着黏聚力的增大而减小。此外，两侧墙土界面的摩擦角对主动土压力系数也有一定影响。 2.运用数值模拟的方法研究了墙后有限土体土压力分布规律。由数值模拟结果可以看出，在墙后土体由静止土压力状态逐渐转变为主动土压力状态过程中，既有建筑地下室侧壁始终作用着土体侧压力，其土压力分布曲线介于静止土压力与朗肯主动土压力之间；当墙后土体达到极限状态时，墙后土体土压力达到最小值且为非线性鼓型分布，其分布曲线与考虑地下室侧壁反力影响的有限土体主动土压力计算结果较为接近，验证了本文计算方法的正确性和有效性。 3.采用数值模拟的方法分析在基坑开挖过程中支护结构土压力变化规律。随着土体分层开挖，基坑底面土体卸载，支护结构土压力由静止时线性分布逐渐转变为非线性分布。通过与理论计算结果的对比分析，可以看出数值模拟结果与考虑地下室侧壁反力影响的主动土压力计算结果较为接近，而经典朗肯理论计算结果明显偏大，因此采用考虑地下室侧壁反力主动土压力计算方法进行临近既有建筑地下室基坑支护结构主动侧土压力的计算是可行的。 |
| 作者： | 宁源 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 马石城 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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