学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

复合土钉墙变形特性的颗粒流模拟研究

作　者: 沈一帆
导　师: 胡敏云
学　校: 浙江工业大学
专　业: 岩土工程
关键词: 深基坑复合土钉支护水泥搅拌桩工作机理变形特性
分类号: TU753
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 75次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

复合土钉墙是近年来在土钉墙基础上发展起来的新型支护结构。它将土钉墙与深层搅拌桩、旋喷桩、微型桩、钢管土钉或预应力锚杆等结合起来,提高了土钉墙技术在软弱土体中的适用性,具有安全可靠、造价低、工期短、使用范围广等特点。但是,关于复合土钉支护的变形特性和工作机理的研究还比较滞后,因此本文针对水泥搅拌桩和土钉组成的复合支护形式进行分析,主要研究工作如下:(1)介绍了复合土钉墙的相关概念和原理。总结了复合土钉墙支护的支护类型、受力机理、构造和施工工艺特点等。为建立复合土钉支护的分析模型和计算过程提供依据。(2)在阐述颗粒流方法的相关概念与理论的基础上,采用颗粒流数值模拟软件PFC2D建立了纯水泥搅拌桩、复合土钉墙的二维数值计算模型。对纯水泥搅拌桩和复合土钉墙的支护土体位移场和桩身水平位移的影响因素,内力等方面进行了模拟分析和对比,明确了复合土钉墙的变形特性和工作机理。(3)采用离散元数值模拟,分析了桩身埋置深度、桩径、土颗粒摩擦系数、土颗粒刚度和施工进度等对纯水泥搅拌桩支护变形特性的影响。结果表明:当桩身埋置深度较小时,增加桩身埋置深度可以明显减小桩身水平位移;加大搅拌桩直径可以更有效地控制桩身水平位移;增大土颗粒的摩擦系数对限制桩身水平位移作用不明显;而增大土颗粒刚度对控制纯水泥搅拌桩的桩身水平位移影响较显著;施工进度放慢会增大桩身水平位移,表明在基坑开挖中纯水泥搅拌桩桩身水平位移具有时间效应。(4)采用离散元数值模拟,分析了桩身刚度、地面超载、振动荷载、土钉长度、土钉倾角、施工进度等对复合土钉墙变形特性的影响。计算表明,桩身刚度的提高对于减小桩身最大水平位移效果显著,但是对于桩身顶部位移影响不大;地面超载距离坑壁较近时会显著增大坑壁位移;基坑底部施加水平向正弦振动对基坑工程的危害大;土钉长度和土钉倾角对桩身水平位移都有明显影响;施工进度的快慢既影响坑壁的变形量也会引起坑壁变形形态的变化。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-17
  1.1 工程背景  10
  1.2 复合土钉墙的概念和支护原理  10-11
  1.3 复合土钉墙的应用与研究现状  11-15
    1.3.1 理论研究  11-13
    1.3.2 试验研究  13-15
  1.4 复合土钉墙研究中存在的问题  15-16
  1.5 本文的主要工作及研究内容  16-17
2 复合土钉墙的支护机理和结构特点  17-30
  2.1 引言  17
  2.2 复合土钉墙的支护类型  17-19
  2.3 复合土钉墙支护受力机理分析  19-20
    2.3.1 土钉受力机理  19-20
    2.3.2 土和桩的关系  20
  2.4 复合土钉墙支护的构造  20-25
    2.4.1 土钉  21
    2.4.2 止水帷幕  21-23
    2.4.3 面层  23-24
    2.4.4 预应力锚杆  24
    2.4.5 超前注浆处理  24-25
    2.4.6 微型桩  25
  2.5 复合土钉墙支护的施工工艺  25-28
  2.6 复合土钉墙支护的特点及适用性  28-29
  2.7 小结  29-30
3 颗粒流基本理论与方法  30-55
  3.1 引言  30
  3.2 颗粒流方法的基本假设与特点  30-31
  3.3 基本理论  31-36
    3.3.1 力—位移定律  32-35
    3.3.2 运动定律  35-36
  3.4 边界条件和初始条件  36
  3.5 接触本构关系  36-42
    3.5.1 接触刚度模型  37-39
    3.5.2 滑动模型  39-40
    3.5.3 连接模型  40-42
  3.6 颗粒流方法的解题途径  42-43
  3.7 模型参数确定方法  43-54
    3.7.1 颗粒接触数量  44
    3.7.2 孔隙率  44
    3.7.3 滑动摩擦系数  44
    3.7.4 应力与应变  44-54
  3.8 小结  54-55
4 水泥搅拌桩变形特性模拟  55-65
  4.1 引言  55
  4.2 水泥搅拌桩支护应用与研究现状分析  55-56
  4.3 水泥搅拌桩颗粒流数值模拟方法  56-59
    4.3.1 基坑模型的建立  56-57
    4.3.2 土颗粒模型的生成  57
    4.3.3 桩体的颗粒流模型和描述  57-58
    4.3.4 边界条件及基坑开挖后形态  58-59
  4.4 数值模拟结果与影响因素分析  59-64
    4.4.1 水泥搅拌桩支护位移场特征分析  59-60
    4.4.2 桩身埋置深度不同  60
    4.4.3 桩身半径的影响  60-61
    4.4.4 土颗粒摩擦系数的影响  61-62
    4.4.5 土颗粒刚度参数的影响  62-63
    4.4.6 基坑开挖施工进度的影响  63-64
  4.5 本章小结  64-65
5 复合土钉墙支护的变形特性模拟  65-89
  5.1 引言  65
  5.2 模型的建立  65-70
    5.2.1 模型尺寸简介  65-66
    5.2.2 模型建立步骤与参数分析  66-70
  5.3 模拟结果分析  70-87
    5.3.1 复合土钉墙支护位移场特征分析  70-72
    5.3.2 桩身水平位移特征与影响因素分析  72-79
    5.3.3 地表沉降特征分析  79-80
    5.3.4 基坑坑底隆起特征与细观机理分析  80-85
    5.3.5 桩身轴力与剪力特征分析  85-87
    5.3.6 土钉轴力特征分析  87
  5.4 本章小结  87-89
6 结论与展望  89-92
  6.1 论文结论  89-91
  6.2 下一步工作的展望  91-92
参考文献  92-96
致谢  96-97
攻读学位期间发表的学术论文  97

复合土钉墙变形特性的颗粒流模拟研究

内容摘要

全文目录

相似论文