第３期 ２０１８年０９月 岩土锚固工程 ＹＡＮＴＵ ＭＡＯＧＵ ＧＯＮＧＣＨＥＮＧ Ｎ０．３ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１８
基于Ｍ ｉ ｄａｓ／ＧＴＳ的深基坑开挖与支护的
数值分析
侯效毅 （中铁隆工程集团有限公司）
［摘要］ 结合某城市地铁出入段线，采用有限元软件Ｍｉｄａｓ／ＧＴＳ对基坑的开挖与支护过程进行了数值 模拟，用莫尔一库伦弹塑性模型模拟土体特征，获得了不同支撑间距、桩间距及嵌固深度条件下，围护 结构变形和弯矩的变化规律，对工程设计和施工有一定实际意义。 ［关键词］ 深基坑开挖与支护变形数值分析
１ 引言 随着城市轨道交通工程的建设和开发规模 越来越大，与地铁有关的深基坑支护工程也越 来越多，因此探讨如何更为真实地模拟基坑开 挖与支护的过程，变得十分必要。支护结构的强 度与变形计算是基坑工程设计的最主要内容之 一，其中围护和支护体系的结构内力计算是设计 计算的重要内容和方案选择的主要依据。影响 基坑围护结构变形的因素众多，在基坑支护结 构设计中必须筛选出主要的影响因素。对于一 个确定的基坑工程而言，基坑平面形状，深度， 场地工程地质水文地质条件，周边环境状况是 已知的，影响基坑变形的关键要素包括：支护结 构刚度，围护桩的嵌固深度，桩体直径、间距，支 撑平面、竖向设置形式及支撑刚度等。 本文就从实际工程出发，对某城市地铁一 号线出入段线深基坑开挖过程的力学模拟通过 Ｍｉｄａｓ／ＧＴＳ来实现，并就钢支撑布置间距、围护 桩的问距及嵌固深度做重点分析。
２工程概况和地质条件 ２．１ 工程概况 本出入段线周边环境相对简单，区间施工场 地比较开阔，均采用明挖法施工。基坑深度约为 １５．５ｍ，基坑宽度约为１Ｏ．９ｍ，围护结构采用ｑｂ ８ＯＯｍｍ 钻孔灌注桩］３￣ｑｂ６ＯＯｍｍ，ｔ＝１６ｍｍ的钢支撑支护结构， 竖向设置三道支撑，如图ｌ所示。区间地下段结构为 单层两跨矩形框架结构，出地面为Ｕ型结构。
图１ 围护结构横剖面图
表1基坑支护土层物理力学参数Tab.1PhysicalandMechanicalParametersoftheSoilsofFoundationPit土类名
称kN窑m-3fakkPackkPak毅掖1业杂填土Q4ml18.0--2.017.0掖2业粉砂Q4m19.01006.025掖3业粉质粘土Q3m19.615039.111.5掖4业砾砂Q3m20.01806.030掖5业粉质粘土Q2m19.922057.814.9广东土木与建筑郧哉粤晕郧阅韵晕郧粤砸悦匀陨栽耘悦栽哉砸耘悦陨灾陨蕴耘晕郧陨晕耘耘砸陨晕郧圆园18年7月第25卷第7期JUL圆园18Vol25晕燥援7
0引言
近年来，随着经济的快速发展，城市建设规模的不断扩大，高层建筑和地下交通所带来的基坑问题成为土木工程界的热点问题。由设计失误导致的基坑事故频频发生，而三维数值模拟能够很好地模拟基坑开挖支护的全过程，可为实际施工中提供位移和内力预测数据，从而能有效防止基坑事故的发生咱1-2暂。李明瑛等人、赵中椋等人曾运用Midas有限元软件对深基坑支护进行数值模拟分析，在进一步分析竖向变形和水平位移后，提取支护结构变形值和实际检测变形值进行对比，为变形控制设计与工程监测提供依据咱3-4暂。此外，何明、周杰等人利用同样的软件，分别用二维建模和三维建模的方式对基坑开挖进行模拟后，证明了基坑方案的可行性以及基坑的安全性咱5-6暂。现以海南省三亚市某度假酒店地下室深基坑工程为研究对象，利用MidasGTS有限元数值分析软件，在基坑开挖支护设计的基础上，模拟基坑的分步开挖过程，并提取坑壁和坑底位移场和支护结构内力，为实际的基坑开挖提供有力的数据参考。1深基坑工程概况
本项目位于海南省三亚市天涯区，用地面积10158.68m2，高12层，设2层地下室，依0.00相当于国家85高程9.5m，基底相对标高-12.4m，场地现状相对标高-1.5m，基坑开挖深度10.9m，基坑周长370m，基坑侧壁安全等级为二级。根据勘察报告，基坑设计主要涉及到以下土层：〈1〉杂填土，平均厚5.04m；〈2〉粉砂，平均厚4.72m；〈3〉粉质粘土，平均厚13.56m；〈4〉砾砂，平均厚3.46m；〈5〉粉质粘土，平均厚6.93m。各土层的设计参数指标值见表1。
广东省交通厅科技项目
复杂地质条件下隧道施工安全
保障技术研究
茶林顶公路隧道初始应力状态及施工力学数值模拟
目 录
1 工程概况 ............................................................................................................... 1
2 工程地质条件 ....................................................................................................... 1
2.1地形地貌 ............................................................................................................................... 1
2.2地质构造 ............................................................................................................................... 1
2.2.1褶皱 ................................................................................................................................. 1
2.2.2断层 ................................................................................................................................. 1
MIDAS／GTS在土质边坡稳定性分析中的应用
摘要:目前,在岩土工程领域,数值方法在土质边坡稳定性分析中的应用越来越广泛,MIDAS/GTS岩土分析软件就是一种很好的数值分析工具。本文结合结合具体工程实例,利用MIDAS/GTS岩土分析软件对土质边坡在支护前后的稳定性情况进行分析,并将分析结果与理论分析进行比较,验证了该方法的准确性,这为今后土质边坡稳定性分析提供了一种可行方法。
关键词:土质边坡 有限元法 稳定性
1 引言
近年来,各种数值模拟技术在岩土力学中有了很大的发展和广泛的应用。但这些数值分析方法其理论本身及采用的算法都有各自的局限性。例如有限元和边界元都有小变形的假设,且需要大量的内存。近些年发展起来的MIDAS/GTS分析软件是在较好吸取上述方法的优点和克服其缺点基础上形成的一种新型数值分析方法。MIDAS/GTS分析软件在岩土分析中要求应尽量使用实体单元真实模拟围岩的状态,尽量接近地模拟岩土的非线性特点以及地基应力状态,并且尽量真实地模拟施工阶段开挖过程,这样才会得到比较真实的结果[3～4]。本文以某一具体工程为背景,结合理论分析,证实MIDAS/GTS数值方法在土质边坡稳定性分析中的可靠性,为其他类似边坡的分析提供一种新的方法。 2 边坡稳定性理论分析
依据岩土锚固技术手册以及岩土工程新技术实用全书[1～2],对于土质边坡,破坏模式为圆弧形破坏模式。见图1。
(1)无支护条件下边坡的安全系数
3 工程实例
3.1 工程概况
某边坡治理工程属于国家扩大内需项目,其治理主要是保证边坡上边缘卫生院的安全,边坡稳定性直接关系到卫生院建筑的安全,因此,需要采取合理的治理方案确保卫生院长期的安全性。 3.2 支护参数设计
结合边坡的实际情况,治理方式采用自旋注浆锚管+喷混+钢筋网的联合支护,见图2和表1。
喷射混凝土:采用C20混凝土,厚度为10cm。
钢丝网:采用直径为6mm的圆钢编制钢丝网,亦即200mm×200mm。
