复合土钉支护变形和内力的数值模拟研究

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1、华北水利水电学院硕士学位论文复合土钉支护变形和内力的数值模拟研究姓名：王华锋申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：万林海20070501复合土钉支护变形和内力的数值模拟研究摘要钢管桩复合土钉支护是复合土钉支护中常用面有效的一种技术方法，它采用钢管桩、土钉和预应力锚杆等对基坑进行支护，可以有效控制基坑变形，大大提高基坑边坡的稳定性。目前针对该支护方法的研究较少，现场测试资料较为匮乏。本文在总结前人成果的基础上，以北京市某基坑工程为例，结合现场勘察数据，应用三维连续介质快速拉格朗日分析法(简称FIA—D)，建立了钢管桩复合土钉支护的深基坑开挖三维数值模型，对复合

2、土钉支护体系的变形、内力等特性进行了详细地分析，主要有以下几方面：1．采用三维显式有限差分软件FIApD．以支护结构最大水平位移、坑外地面最大沉降为衡量目标，对土钉支护设计中的主要参数(包括倾角、间距等)进行了合理性方面的研究，初步探讨了土钉支护参数对土钉最大轴力、基坑±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；2．对开挖过程中支护体系的内力进行了数值模拟。从土体的主应力、剪应力、剪应变变化率及剪应变增量、结构单元内力和塑性区变化等方面解释了支护体系的工作性能：3．对开挖过程中基坑开挖区域周围土体的变形进行了分析和研究。从开挖

3、过程中基坑土体水平位移及其记录曲线、竖向位移及其记录曲线、位移矢量和速度矢量等方面解释了基坑开挖区域周围土体的变形机理；4．对正常开挖和注浆加固两种工况下土体塑性区和变形特征进行了详细的分析和研究，得出如下结论：坑底注浆加固减小了坑内土体塑性区的范围，大大减少了涌向坑内方向的边坡土体水平位移和坑周地面沉降。5。对复合土钉支护体系进行三维拉格朗日分析，将土体变形计算值与实测结果进行了比较。结果显示：水平最大位移计算值与实测值均控制在规定范围内。本文较深入地揭示了钢管桩复合土钉支护的变形和内力特征，使复合土钉支护在施工过程中更具可预见性，为该支护方法的设计和施工提供

4、了重要参考。关键词：深基坑，复合土钉支护，FIA—D，变形，内力，注浆NUM[ERICALSIM：ULATIoNSTUDYoNDEFoRML钔ⅡoNANDINTERNAI量ORCEoFCoM呼oSr

5、门巳SOILNA瞰NGSUPPORTThesteelpipepilecompositesoilnailingsupport,acommonandeffectivemethodofcompositesoilnailingsupport,adoptssteelpipepile．soilnailingandprestressedbolt,etc．It啪controlthe

6、deformationoffoundationpiteffectivelyandimprovethestabilityofearthslopegreatly．Uptonow，theresearchOilthestressanddeformationofthismethodisnotenoughforthelackofstudyonthissupportingmethodandshortageoffieldtestmaterial．Thisthesisisbaseonthepastresearchandadeep-fonndationpitexcavationin

7、Beijing,whichincludethemeasuredvaluedataofsoil’Sdeformation．Bycontractwiththeinsitumeasureddata,weprocessthe3-dimensionnumericalsimulationofdeep-foundationpitexcavationwiththesteelpipepilecompositesoftnailingsupportbyFastLagrangianAnalysisofContinuain3Dimensioas(FLAC3D)．nedeformation

8、,intcmalforce,andsoonofsupportingsystemhavebeenstudiedindetail．Themaincontentsareasfollow：First,thethree·dimensionalexplicitfinite-differenceprogram，FLAC3v,areappliedtostudyonthereasonablesettingofsoilnailinsoil·nailedretainingwallaimingathorizontalmaximumdisplacementofthewallandthem

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