本文關(guān)鍵詞：雙排樁支護結(jié)構(gòu)的數(shù)值分析與現(xiàn)場試驗研究　出處：《太原理工大學(xué)》2013年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展和城市化進程的加快,高層、超高層建筑、城市地鐵隧道項目大量的建設(shè),都遇到一個共同的問題：深基坑的設(shè)計及施工問題,如基坑支護、降水、開挖等等。特別是,近年來有關(guān)基坑土方坍塌的事故頻頻發(fā)生,給人民的生命及財產(chǎn)安全造成巨大的影響。因此,如何解決好城市建設(shè)項目中的基坑支護及環(huán)境效應(yīng)問題成為巖土工程的熱點與難點,技術(shù)安全、經(jīng)濟合理的基坑支護結(jié)構(gòu)體系是基坑工程的主要發(fā)展方向及研究重點。 雙排樁支護結(jié)構(gòu)由于具有整體剛度大、側(cè)向位移小、不需要設(shè)置支撐、施工方便、速度快、不需要工作面等優(yōu)點,目前廣泛應(yīng)用于邊坡加固、邊坡抗滑、基坑支護等工程中。但是,雙排樁的作用機理及受力特征目前還不清楚,雙排樁的設(shè)計理論不成熟,主要依靠工程經(jīng)驗。本文在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上,以數(shù)值模擬與現(xiàn)場試驗為研究手段,理論分析方法與工程實踐相結(jié)合,全面研究雙排樁支護結(jié)構(gòu)的要素設(shè)計和復(fù)合式雙排樁的受力及變形特征,研究雙排樁的作用機理、探討土壓力的分配規(guī)律、分析支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形規(guī)律、對比不同支護方案下的安全性、經(jīng)濟性,為雙排樁支護結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用及優(yōu)化設(shè)計提供理論支持與工程經(jīng)驗。本文的主要研究內(nèi)容如下： 1.回顧總結(jié)雙排樁支護結(jié)構(gòu)的理論計算方法,對比總結(jié)各自的特點及應(yīng)用范圍。 2.采用FLAC3D數(shù)值法模擬雙排樁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),研究雙排樁支護結(jié)構(gòu)的要素設(shè)計,包括：樁距、排距、直徑、長度、連梁截面及剛度、基坑深度、土體抗剪強度指標(biāo)等,尋求雙排樁設(shè)計最優(yōu)參數(shù)。 3.采用FLAC3D數(shù)值法模擬復(fù)合式雙排樁支護結(jié)構(gòu)的受力特征,研究不同復(fù)合方案下支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形規(guī)律,分析基坑工程的安全系數(shù),并將研究成果應(yīng)用于太原市平陽景苑的深基坑支護工程中。 4.將理論研究應(yīng)用于實踐工程中,詳細(xì)闡述了平陽景苑深基坑支護工程的設(shè)計思路、支護選型、模擬計算、方案比選,并最終確定支護方案,為該地區(qū)同類基坑工程支護設(shè)計提供借鑒。 5.針對平陽景苑的深基坑支護工程進行現(xiàn)場試驗研究,編制詳細(xì)的試驗方案,分析研究了土層的側(cè)向位移、樁體的內(nèi)力及位移、地表的沉降及位移、錨索拉力、地下水變化、周圍建筑物沉降等,并與計算結(jié)果對比。 6.采用不同三軸試驗方案,重點研究了土體抗剪強度指標(biāo)對支護結(jié)構(gòu)受力的影響,并將不同試驗方案下測定的指標(biāo)值帶回計算模型中,將計算結(jié)果與實測值進行比較。 通過上述內(nèi)容的研究,本文在以下方面取定一些研究成果： 1.研究結(jié)果表明,雙排樁支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形特征明顯區(qū)別于單排樁,最大位移不是發(fā)生在樁頂,而是樁頂下2-4m,彎矩曲線出現(xiàn)反彎點,正負(fù)最大彎矩差值在減小,受力更加合理。對比結(jié)果表明,在樁數(shù)相同的條件下,采用雙排樁支護結(jié)構(gòu)可以明顯減少位移,使結(jié)構(gòu)受力更加合理。 2.首次全面分析了雙排樁支護結(jié)構(gòu)要素設(shè)計變化對雙排樁的影響,并得出最佳設(shè)計參數(shù)：排距4～6d(d為支護樁直徑),樁距2-4d,樁長1.5～2倍基坑深度,深度在10m以內(nèi)采用雙排樁支護比較合理,連梁必須具有足夠剛度,才能發(fā)揮其協(xié)調(diào)的作用。 3.研究發(fā)現(xiàn),土體抗剪強度指標(biāo)c,(?)值是影響支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的最重要兩個因素。計算結(jié)果顯示,c,(?)值變化與支護樁最大水平位移呈雙曲線關(guān)系,這是本文研究的一大亮點。 4.首次將復(fù)合式雙排樁支護結(jié)構(gòu)引入太原地區(qū),工程實踐表明是成功的,并節(jié)約造價約3000萬元,為該地區(qū)同類支護工程提供借鑒。 5.對比分析不同復(fù)合方案下雙排樁支護結(jié)構(gòu)的受力特點,全面研究不同組合方案的內(nèi)力及變形規(guī)律。研究結(jié)果顯示,設(shè)置錨索、支撐可以明顯改善雙排樁的受力,限制側(cè)向位移。而同樣條件下,設(shè)置支撐的支護效果優(yōu)于錨索,增加錨索或支撐的排數(shù),支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形沒有明顯改善,最佳的錨索或支撐的排數(shù)為2排。否則的話,前排樁成為主要受力構(gòu)件,整個體系類似于拉錨結(jié)構(gòu),發(fā)揮不出后排樁的作用,這是本文研究的又一亮點。 6.關(guān)于錨索的作用點位置在本文中也作了重點研究,結(jié)果顯示：最佳位置是冠梁處,雙排樁結(jié)構(gòu)受力最合理。 7.現(xiàn)場試驗顯示,深基坑存在顯著的空間效應(yīng),中間樁體側(cè)向變形大于端部樁體,位移曲線呈“中間大、兩頭小”的鼓肚狀。 8.對比分析多樣單級加荷和單樣多級加荷三軸剪切試驗測定c,(?)值,研究結(jié)果顯示,單樣多級加荷下測定的c,(?)值偏大,內(nèi)力及變形值的計算結(jié)果與實測結(jié)果更接近。查閱文獻,還沒有找到類似的研究。
[Abstract]:With the rapid development of China ' s economy and the acceleration of urbanization , a common problem is encountered : the design and construction of deep foundation pit , such as foundation pit support , precipitation , excavation , etc . The double - row pile supporting structure has the advantages of large integral rigidity , small lateral displacement , no need of setting support , convenient construction , high speed , no need of working face and the like , and is widely applied to the engineering of slope reinforcement , slope anti - sliding , foundation pit support and the like . 1 . The theoretical calculation method of double - row pile supporting structure is summarized , and the characteristics and application range are summarized . 2 . Using FLAC3D numerical method to simulate the stress state of double - row pile structure , the element design of double - row pile supporting structure is studied , including pile spacing , distance , diameter , length , cross - section of connecting beam and rigidity , foundation pit depth , soil shear strength index and so on , and seek the optimal parameters of double - row pile design . 3 . Using FLAC3D numerical method to simulate the stress characteristics of the composite double - row pile support structure , the internal force and deformation law of the support structure under different composite schemes are studied , the safety factor of the foundation pit engineering is analyzed , and the research results are applied to the deep foundation pit support project of Pingyangjing Yuan in Taiyuan City . 4 . The theory research is applied to the practical engineering , and the design thinking , the supporting type selection , the simulation calculation and the scheme selection of the supporting project of the deep foundation pit in Pingyangjing Court are described in detail , and the supporting scheme is finally determined , which provides reference for the support design of the similar foundation pit in the area . 5 . According to the field test research of the deep foundation pit support project of Pingyangjing Court , a detailed test plan is prepared , the lateral displacement of the soil layer , the internal force and displacement of the pile body , the settlement and displacement of the surface , the tension of the anchor cable , the change of groundwater and settlement of the surrounding buildings are analyzed and compared with the calculation results . 6 . Using different three - axis test scheme , the influence of soil shear strength index on the stress of support structure is studied , and the index value measured under different test schemes is brought back to the calculation model , and the calculation result is compared with the measured value . Through the research of the above - mentioned content , this paper takes some research results in the following aspects : 1 . The research results show that the internal force and deformation characteristics of the double - row pile support structure are obviously different from the single - row pile , but the maximum displacement is not taking place at the top of the pile but 2 - 4m at the top of the pile , the difference between the positive and negative maximum bending moment is reduced and the stress is more reasonable . The comparison result shows that the double - row pile supporting structure can obviously reduce the displacement under the same condition of the pile number , so that the stress of the structure is more reasonable . 2 . For the first time , the influence of the design change of double row pile supporting structure on double row piles is analyzed . The best design parameters are as follows : the distance from 4 to 6d ( d is the diameter of the branch pile ) , the pile distance is 2 to 4d , the pile length is 1.5 to 2 times the depth of the foundation pit , the depth is within 10m , the double row pile support is reasonable , and the connecting beam must have sufficient rigidity to play its coordinating role . 3 . It is found that the shear strength index of soil is c , ( ? ) ? The value is the most important factor affecting the internal force and deformation of the supporting structure . The results show that c , ( ? ) There is a hyperbolic relationship between the variation of the value and the maximum horizontal displacement of the supporting pile , which is a highlight of the study . 4 . For the first time , the composite double - row pile supporting structure is introduced into Taiyuan area , the engineering practice shows that it is successful , and the cost is saved by about 30 million yuan , which can be used for reference for similar support projects in the area . 5 . In this paper , the internal force and deformation law of the double - row piles are studied . The results show that the supporting effect is better than that of the anchor cable , the internal force and the deformation of the supporting structure are not improved obviously , and the optimal anchorage cable or the supporting row number is 2 rows . Otherwise , the front row pile becomes the main force - bearing member . Otherwise , the whole system is similar to the pull - down anchor structure , so that the effect of the rear - row pile is not exerted , and this is still another bright spot in this paper . 6 . The point of action of the anchor cable is also studied in this paper . The result shows that the best position is the crown beam , and the stress of the double - row pile is the most reasonable . 7 . On - site test shows that the deep foundation pit has obvious spatial effect , the lateral deformation of the intermediate pile body is larger than that of the end pile body , and the displacement curve is in the form of " middle large , two small " drums . 8 . Comparison and analysis of various single - stage loading and single - sample multi - stage loading triaxial shear tests c , ( ? ) The results show that the c , ( ? ) ? The results show that the results are closer to the measured results than the measured results . A similar study has not been found in the literature .

【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU753

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本文編號：1373319