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FLAC3D进行土钉支护变形及支护参数分析 万林海王华锋 王明龙 (华北水利水电学院河南郑州450011)(深圳市勘察测绘院有限公司) 摘要用HAC30对基坑土钉支护进行数值模拟，对分步开挖支护时的不平衡力、土钉轴力、土 体塑性区、竖向及水平位移进行研究，初步探讨了土钉支护参数对土钉轴力、基坑土体变形的影响， 得到一些有参考价值的分析结果，为土钉支护优化设计提供了重要依据。 关键词基坑土钉变形参数分析 1引言 表2各土层计算参数表 随着高层建筑的大量兴起，人们对基坑开挖技术提 出更严格的要求。不仅要保证挡土支护结构的强度和基 坑边坡稳定，还要满足变形控制的要求，以确保基坑周 围已有建筑、地下管线及道路等的安全。此前以强度控 制设计的方法必将逐渐被以变形控制设计的方法取代…。 本文利用数值模拟对土钉支护结构进行分析，总结基坑 土体变形、土钉轴力等方面的规律，为土钉支护优化设 计提供依据。 外边界。这样，计算模型就是一个东西长25m、南北宽 2基坑土体变形、土钉轴力及土钉支护参数分析 8m、上下厚20m的立方体。模型由6000个单元 2．1工程概况 (zones)、7 某基坑开挖深度9．5m场区表层为粘质粉土、粉质 粘土填土层，以下分别为砂质粉土层；粘质粉土、粉质 (nodes)组成。 粘土层；细砂、中砂层；卵石、圆砾层。各层平均厚度 边界条件采用模型周边侧向约束，四面采用可动滚 及力学参数见表1。 轴支座边界条件，不允许水平方向位移；底面采用固定 表1各土层力学性质参数表 支座边界，约束铅直方向变形。强度准则采用摩尔一库 仑准则和弹塑性本构关系。2o，并假设其为大变形。结构 单元认为是理想弹性体。 由于基坑开挖前采取了有效的降水措施，故本次模 拟不考虑地下水的影响。 2．3开挖模拟 数值模拟完全按照施工顺序，分6步开挖，每步竖 直开挖完成后进行支护。计算时主要采用该工程的设计 参数。另外还对一些参数做了修改，以便得到更多的变 化规律曲线，进行参数的优化。 2．2计算模型和计算参数 (1)自重作用过程。模型在自重作用下的稳定过程 基坑为竖直开挖，采用土钉支护，设计土钉共6排， 实际上是模拟地质历史上土层沉积固结过程，反映在模 土钉倾角10。；土钉垂直、水平间距均为1．5m。面板为 型上就是不平衡力的变化过程，即当最大不平衡力降到 喷砾石混凝土，厚度为10cm。 一定范围时，模型便趋于稳定。通过数值模拟可以看出： ⅡAC30中，岩土体变形参数采用剪切模量G和体积每次开挖后不平衡力迅速增大，然后由于土钉支护的作 模量K。具体计算时，需根据经验系数将压缩模量E。转 用，不平衡力又迅速回落。在开挖过程中，第六步开挖 化为变形模量‰，再用公式(1)将En转化为G和K，产生的不平衡力最大，这表明基坑不是处于一个非常稳 各土层计算参数见表2：