粉砂土质地铁车站深基坑支护有限元模拟剖析.ppt

粉砂土质地铁车站深基坑支护有限元模拟分析 当围护墙体上部向坑内倾斜，支撑体系强度或稳定性不够，支撑体系失稳破坏。 当围护墙刚度不足，难以抵挡水土压力形成的弯矩时，墙体可能被折断，也会造成支护结构垮塌。 1，为什么要研究? 2，研究什么？ 3，怎么研究？ 目 录 一，研究背景和意义 二，研究内容和目的 三，研究方法和过程 地铁建设 21世纪是地下工程世纪， 城市土地稀缺和交通堵塞， 因此地铁正在大规模建设。 粉砂土质 粉砂土质特点：容易塌方变形，地下水位高，水的渗透性高。易产生高水位土体滑移、深基坑失稳、支挡结构漏水、高水位坑底隆起、流土等工程问题。 基坑支护 为确保基坑变形对周围环境影响处于安全状态和基坑工程处于稳定状态，粉砂地质地铁车站基坑工程大部分使用以地下连续墙+支撑式的围护结构体系。 地铁站基坑开挖与支护过程 杭州湘湖地铁站基坑垮塌事故 意 义 社会意义： 粉砂地区地质条件复杂，地铁深基坑支护事故频繁发生。因此，对该地区基坑支护进行科学深入的研究，能减少事故发生。 工程意义： 得出该地区深基坑支护的合理有限元参数，为设计提供有效可靠的计算方法，研究结果为类似基坑支护设计做参考。 1，分析工程背景，研究粉砂基坑支护特点。 2，建立ANSYS分析模型,确定有限元土体参 数和支护结构设计参数，得出分析结果。 4，方案实施，监测结果验证设计参数的合理。 5，得出结论并提出设计和施工中的建议措施。 二，论文研究内容和目的 三，研究方法和过程 1，ANSYS有限元法 工程概况 设定参数 建立模型 施加边界条件及求解 结果分析 2，施工监测 方案实施 监测数据验证 ANSYS有限元法 有限元ANSYS将土体和支护结构分别划分为有限单元进行计算，其优点是可以考虑土体与支护结构的相互作用，可以从整体上分析支护结构及周围土体的应力和位移，而且还可求得基坑的隆起量、地表的沉降量和土中的塑性区范围及发展过程，还可以与土流变学相结合求得各参数的时间效应。最重要的一点，它适用于动态模拟计算。通过动态计算模型，按照施工过程对支护结构进行逐次分析，预测支护结构在施工过程中的性状。例如位移、沉降、土压力、孔隙水压力、结构内力等，并在施工过程中采集相应的信息，经过处理后与预测结果比较，从而作出决策，修改原设计中不符合实际的部分。 常规计算方法 挡土墙侧向变形的计算方法主要有土抗力法和杆系有限元法。 地表沉降的计算主要有经验法和有限元法。 其中经验法主要有 Peck 曲线法、地层损失法、稳定安全系数法和时空效应估算法等 ANSYS优点 ANSYS 程序是一个工程强大的大型通用有限元商用分析软件，软件中提供了200 种以上的单元类型，能够方便地模拟工程中的各种结构和材料，并且得出各种数据结果。 可见，有限元法是一种精度较高的数值分析方法，在岩土工程学科中有着很大的发展前景。 工程概况 文汇站位于杭州市江干区文汇路与学府街的交叉路口，车站主体结构为地下二层岛式站台，箱形框架结构，基坑面积5897㎡，基坑开挖标准段深16.96m，明挖区间端头井处为最深处，开挖深19.52m。车站采用明挖顺作法施工，共分为7个施工段。 工程概况 文汇路站地铁站平面图 编号 土层名称 厚度 密度 内摩擦角 泊松比 侧摩阻力 天然孔隙比 m ψ Fs(KPa) e 1 人工填土层 2.5 1.8 10 0.20 60.6 0.90 2 砂质粉土 6.8 1.93 27 0.25 78.0 0.76 3 砂质粉土夹粉砂 5.0 1.95 28.6 0.25 80.9 0.78 4 粉砂 4.5 1.98 39.2 0.25 104.2 0.72 5 砂质粉土夹淤泥质粉质粘土 5.6 1.88 25 0.25 74.3 0.87 6 砂质粉土 4.5 1.95 26 0.25 87.6 0.73 σ（g/cm3） 岩土物理力学综合参数（土体参数设定） 表（1）岩土物理力学综参数 支护结构设计参数设定 根据实际设计方案，按照规范要求选取适当的支撑的间距、刚度和连续墙厚度，另外增加了两种对比设计方案： 方案一，设置四道支撑，支撑间距五米，支撑刚度K,Φ609×16； 方案二，设置五道支撑，支撑间距四米，支撑刚度K,Φ609×16； 方案三，设置五道支撑，支撑间距