【摘 要】
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深基坑是一个三维空间结构,具有空间效应特性。深基坑的应力及变形问题较为复杂,但为了计算简便,在以往的支护结构计算中,一般是将基坑简化为一个二维平面来考虑,这并不准确。因为平面应力应变计算使基坑结构的变形值和土压力值的计算结果整体偏大,不利于节省施工成本。因此在研究深基坑变形特性时,考虑空间效应具有很强的必要性。本文以太原市地铁2号线某地铁站和1号线某地铁站深基坑工程为研究背景,借助PLAXIS软件
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深基坑是一个三维空间结构,具有空间效应特性。深基坑的应力及变形问题较为复杂,但为了计算简便,在以往的支护结构计算中,一般是将基坑简化为一个二维平面来考虑,这并不准确。因为平面应力应变计算使基坑结构的变形值和土压力值的计算结果整体偏大,不利于节省施工成本。因此在研究深基坑变形特性时,考虑空间效应具有很强的必要性。本文以太原市地铁2号线某地铁站和1号线某地铁站深基坑工程为研究背景,借助PLAXIS软件建立模型,模拟基坑开挖以及支护过程,研究在考虑地下水渗流作用下,基坑变形受空间效应的影响规律,将模型计算结果与基坑实际监测数据进行对比分析,验证模型的准确性。基于2号线地铁站基坑建立不同几何尺寸的基坑模型,分析支护结构的应力变化及变形特性,用来对比不同长宽比、深宽比的基坑与空间效应的规律性联系。具体结论如下:(1)基坑围护结构水平位移存在明显空间效应,开挖深度较小时位移曲线呈三角形分布,开挖至一定深度时曲线形状为两边小中间大,最大水平位移值位置随开挖深度的增加而逐渐下移,大致位于开挖深度位置附近;开挖深度相同时,基坑边角墙体水平位移值明显小于基坑跨中位置。随着基坑开挖深度的增加,变形差异逐渐增大,空间效应影响范围变大,影响程度变强。(2)基坑坑后地表沉降随开挖深度的增加而增加,地表沉降曲线呈凹槽型,随着距基坑边缘距离的增加先增大后减小,最后趋近于零。在距离基坑边缘约0.35H(H为开挖深度)处,沉降量达到最大,空间效应最明显。(3)受基坑空间效应影响,坑底隆起特性与开挖深度有关,开挖深度较小时,坑底为弹性隆起,隆起曲线为抛物线;随着开挖进行,土压力差增大,坑外土体向坑内移动,坑底为塑性隆起,隆起曲线曲线呈现两端大,中间小的形状。(4)基坑不同几何尺寸的空间效应作用效果不同,长宽比一定时,坑后地表沉降、桩体水平位移和弯矩均随基坑深度的增加而增大;深宽比一定时,基坑长度越长,坑后地表沉降、桩体水平位移和弯矩越大。当长宽比达到3时,可采用二维平面计算方法进行分析。
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