粉质粘土深基坑地下连续墙力学效应分析及优化设计

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以太原市某一深基坑工程为背景,在分析地形地貌、地层岩性、气象条件的基础上,确定了适宜的围护方式为地下连续墙支护,并研究深基坑釆用地下连续墙支护下墙体及基坑的变形特点。本文运用有限差分软件(FLAC3D)对深基坑釆用地下连续墙支护形式下分步开挖施工及支护过程进行了详细的分析,建立了基坑开挖三维数值模型,研究基坑土体应力的变化、地下连续墙墙体侧向变形、基坑周围土体沉降及基坑坑底的变形特征。有针对性的研究地下连续墙墙体的插入深度、墙体混凝土强度、墙体厚度等不同对地下连续墙围护形式下深基坑变形效果的影响,对每个影响因素进行优化,并给出各个因素的合理取值范围。研究结果对太原市深基坑后续工程的支护方案的优化和改进具有参考价值。  (1)在太原市粉质粘土为主的地层中,深度为15m左右的深基坑工程釆用地下连续墙支护形式下,地下连续墙墙体水平位移、周围地表沉降和基坑坑底变形密切相关,均随深基坑逐步开挖其深度的加深变形逐渐增大。  (2)深基坑开挖过程中,地下连续墙的最大水平位移与开挖深度和时间关系密切。随着基坑各工况逐层开挖,地下连续墙的水平位移逐渐增大,并且最终变形特征表现为向坑内的“凸出”,与大多数深基坑开挖形态一致。基坑开挖每一层的地下连续墙水平位移曲线几乎相同。  (3)随着基坑各工况逐层开挖,基坑周围地表沉降值不断增大,沉降范围也随着各工况逐层开挖逐渐增大。开挖结束后,基坑周围地表沉降形式表现为距离基坑较近处沉降值比较小,在距基坑一定范围处达到最大后逐渐减小。基坑周围地表沉降形式为一个非对称的“凹槽型”。基坑开挖每一层的周围地表沉降曲线几乎相同。  (4)通过计算得出太原地区深基坑地下连续墙支护开挖结束后,地下连续墙最大水平位移为30.277mm,最大水平位移为2.3%。的基坑开挖深度。基坑周围地表最大沉降值为11.645mm,是0.89%。的基坑开挖深度,最大沉降值距离基坑边缘约为12m处,最大沉降点在距基坑边缘为0.9倍开挖深度。地下连续墙墙体最大侧向位移与基坑周围地表最大竖向位移之比为2.6。基坑坑底最大隆起量为11.296cm,且随开挖深度的增大隆起量不断增大。坑底变形情况为墙底近处比较小,远处比较大,表现为弹性隆起。  (5)经过对地下连续墙围护参数的优化后,在太原区域粉质粘土层中深度为15m左右釆用地下连续墙支护的深基坑工程中,其地下连续墙墙体混凝土强度为C30,地下连续墙墙体厚度建议选取600mm,地下连续墙墙体入土深度为0.39h,h为基坑深度。
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