学士基于flacD深基坑开挖模拟与支护设计

本科生毕业论文（设计）题目：基于flac3D深基坑开挖模拟与支护设计指导教师:职称:评阅人:职称:摘要随着城市化过程中不断涌现的高层建筑和超高层建筑以及城市地下空间的开发，深基坑工程越来越多，深基坑工程项目的规模和复杂性日益增大，给深基坑工程的设计和施工带来了更大的挑战。在这样的背景下，深基坑支护结构设计和变形量预测已成为岩土工程领域的重要研究课题之一。本文以武汉市万达广场深基坑工程作为研究对象，利用勘查资料和深基坑支护结构设计要求，比选合理的基坑支护方案并进行相应的计算设计。同时，本文针对深基坑工程变形量验算等难以解决的问题引用了flac3D数值模拟方法，对基坑开挖、支护结构施工进行全方位的模拟监测，将计算设计结果和模拟计算结果进行对比验算，得出比较合理的支护结构设计方案和变形量控制方案。根据基坑实际情况和勘查资料，本文选择的围护方案为以大直径混凝土排桩、双排桩、角撑与对顶撑相结合的内支撑为主的多种联合支护方案，结合坡顶大面积卸土减载、坑内被动区加固的措施。计算部分主要设计计算大直径混凝土排桩（钻孔灌注桩）桩长、内力和配筋，而对卸土减载、内支撑结构、坑内被动区加固和降水设计只进行了简要的说明；flac3D模拟部分主要从建立模型、设置大直径混凝土排桩、放坡开挖、放坡坡面土钉施工、预应力锚索（代替内支撑）施工和基坑主体开挖为顺序进行建模计算，最后进行变形量监测、分析，输出桩单元、锚单元的内力分布情况并给出相应的结论与建议。本文以常规计算和数值模拟相结合的方式进行参考对比，常规计算和数值模拟分析结果非常接近，给出了有效合理的安全系数。关键词：深基坑支护设计flac3D模拟数值模拟AbstractWiththeurbanizationprocess,high-risebuildingsandsupertallbuildingsarecontinuouslyemerging.Asaresult,undergroundspacedevelopmentprojectanddeepexcavationprojectbecomemoreandmore.Atthesametime,thescaleandcomplexityofdeepexcavationincreasingbigger.theymakethedesignandconstructionofdeepexcavationtofacegreaterchallenges.Sostructuraldesignanddeformationpredictionofdeepexcavationhasbecomeanimportantresearchissueinthefieldofgeotechnicalengineering.Inthispaper,thedeepexcavationofWandaPlaza,Wuhanisstudied.Andusingsurveydataandstructuraldesignofdeepexcavationrequirementstoselectreasonablefoundationpit,thentoconductthecorrespondingdesign.Themeantime,ascheckingthedeformationofdeepexcavationisadifficultproblems,itusesflac3Dnumericalsimulationmethodtomonitortheprogressofdeeppit’sexcavation,construction.Thencomparingthedesignresultsofthecalculationandsimulationresultstoobtainedreasonablesupportstructuredesignandcontrolprogramofdeformation.Accordingtotheactualsituationandexplorationdata,theenvelopeoflargediameterpilesconcretepiles,anglebraceandtopbraceonthecombinationofavarietyofinternalsupport-basedprogramsareselected,combinedwithslopeToplargedumploadsheddingandthereinforcementmeasuresofpitpassivezone.1)Thecalculationpartofthepapermainlyintroducethedesignandcalculationoflargediameterconcretepilesorboredpile,andtherestjustbrieflyintroducethedumpingloadshedding,internalsupportstructure,thepitdesignofpassivezonestrengtheningandprecipitation.2)Withflac3D,successivelystudythemodelbuilding,settinglargediameterconcretepiles,slopingexcavation,soilnailingconstruction,pre-stressedcable(insteadofinternalsupport)constructionandexcavationforthefoundationpit.Finally,conductthedeformationmonitoring,outputpileelement,theinternalforcedistributionanalysisinanchorageunit.Andthen,providethecorrespondingconclusionsandrecommendations.Inthispaper,conventionalcalculationsandnumericalsimulationmethodsareused.Andtheirresultswereveryclose.Soitcangiveaneffectiveandreasonablesafetyfactorthroughthecombinationofthesemethods.Keywords:deepexcavationdesignflac3Dnumericalsimulation目录HYPERLINK\l"_Toc263669517"第一章绪论第一章绪论第一节选题思路深基坑工程设计是当今岩土工程界关注的热点话题，深基坑工程的难题在于对变形量的预测，基坑允许的变形、垂直位移的计算是比建筑物自身允许的沉降和沉降计算更为复杂的课题，但又是基坑工程尤其是在软土地区和工程地质、水文地质复杂地区无法回避的问题。传统的基坑设计以考虑稳定性为主，极少涉及基坑的变形计算，主要是由于基坑工程设计计算方法和计算手段不成熟。但是随着近几年来大型市政工程建设的进展，基坑环境保护问题日益突出，对基坑变形的控制越来越严格，从而引发了新一轮基坑工程设计理论的革命——从强度控制向变形控制的转变。正是在这样的大背景下计算机技术在岩土工程界也得到了广泛的应用，直到现在国内外关于岩土工程的计算机软件非常多，每个软件都尤其独特的优势和使用条件，在众多的岩土工程软件中由美国ITASCA咨询公司开发的flac3d三维快速拉格朗日分析程序在分析大变形问题方面具有独特的优势。软件体提供了针对岩土体和支护体系的各种本构模型和结构单元更是突出了flac的“专业”特性，因此在国际岩土工程界非常流行，近年来，在国内flac应用也日渐广泛拥有越来越多的用户群。本文设计基坑为武汉是万达广场深基坑工程，基坑工程开挖深10余米，而且场地工程地质条件和水文地质条件非差特殊，存在10几米的软塑—流塑粘土、淤泥质粘土，基坑变形预测及计算是基坑设计不可回避的问题。因此，在常规的极限平衡法设计基坑支护体系的基础上采用flac建立三维模拟计算，通过两种方法的分析对比，监测基坑变形，检查设计支护体系的工作性状和深基坑的安全稳定性系数。本文首先通过极限平衡法设计求出支护桩桩长、最大弯矩、配筋等，然后通过计算提供的支护桩桩长建立flac计算模型，然后模拟放坡开挖，进行坡面土钉开挖，最后进行基坑主体开挖继而进行后处理分析，得出结论。第二节设计流程本文设计方法采用极限平衡法和数值模拟相结合的方式进行设计分析，首先根据场地勘查报告、基坑设计说明书并且结合场地实际情况比选出适合的支护体系方案，然后利用极限平衡法对支护方案进行设计。在以上的基础上，根据场地土体的物理、力学性质及土层的分布情况，利用flac3d创建计算模型，通过设置位移、地下水、重力、外荷载等边界条件，初始平衡模拟开挖前场地土体状态，然后设置结构单元（桩单元、预应力锚杆单元、土钉单元）模拟开挖计算，得到位移变形云图、应力云图、结构单元内力图等资料。最后对比分析两种方法计算结果，综合提出合理的结论与建议。本文的设计流程图如下：Flac模拟设计说明Flac模拟设计说明勘查资料建立分析模型比选支护体系方案建立分析模型比选支护体系方案内支撑大直径排桩进入初始平衡放坡减载双排防渗帷幕内支撑大直径排桩进入初始平衡放坡减载双排防渗帷幕土钉加固对比土压力计算土压力计算土钉加固对比土压力计算土压力计算建立结构单元确定排桩桩长建立结构单元确定排桩桩长桩土钉计算内支撑力桩土钉计算内支撑力锚杆（代替内支撑）锚杆（代替内支撑）确定最大弯矩确定最大弯矩对比桩内力计算计算对比桩内力计算计算对比锚杆内力计算对比锚杆内力计算变形量验算变形量验算图1设计流程图第二章工程概况及场地工程地质条件工程概况武汉万达广场投资有限公司拟在汉口新华西路附近兴建武汉新华西路万达广场工程。场地位于武汉市江汉区，地块范围东临新华下路，西邻新华西路，南侧为规划道路、武汉新闻出版局，北侧为马场公寓、菱湖上品项目。本场地基坑分为A、B基坑两块，总占地面积约57000m2。A基坑为大商业部分，其地下二层主楼的承台底标高-12.6m（电梯井-15.0m），商业部分底标高-12.4m(电梯井-13.5m)；B基坑为住宅部分，其主楼承台底标高-11.25m，分布于基坑四周。大商业部分（A基坑）的地下室层高：地下一层5.5米，地下二层4.8米；住宅部分（B基坑）地下室层高：地下一层与地下二层均为3.8米。本项目设计±0.00=22.00m，地下室分为A区、B区。A、B基坑呈“吕”字型分布，在中间部分设连通地道2处，场地地面标高依据勘察报告中钻孔标高，坑底标高按地下室结构图纸基础承台或基础梁底标高取值，垫层厚按100mm考虑。各段设计开挖深度详见表1-1表1-1基坑设计开挖深度设计参数一览表段号地面标高（m）坑底标高（m）开挖深度（m）段号地面标高（m）坑底标高（m）开挖深度（m）A-AB20.909.9011.00A-BCD20.909.9011.00A-QR20.709.3011.40A-DEF20.909.9011.00A-RSA20.709.9010.80A-FG20.609.6011.00B-MNAB21.0010.8010.20A-GH20.6011.509.10B-BC20.5010.809.70A-HI20.609.9010.70B-CD20.8010.8010.00A-IJ20.609.9010.70B-DE20.8010.8010.00A-JK20.609.1011.50B-EF20.9010.8010.10A-KL20.609.9010.70B-FG20.9010.8010.10A-LM20.609.3011.30B-GHIJ20.9010.8010.10A-MO20.609.9010.70B-JKLL’’20.9010.8010.10A-OPQ20.709.9010.80B-L’M20.9010.8010.10第二节场地工工程地质条条件2.2.1基基坑周边环环境基坑紧邻新华西西路、新华华下路，地地下管网密密集，北侧侧紧邻十九九中、马场场公寓，东东侧紧邻菱菱湖上品，周周边环境复复杂。场地周边已有建建筑物距基基坑一般均均在25m以上（仅仅局部少量量地段为14m左右）；；根据资料料显示，场场地内无重重要的管线线工程分布布。2.2.2场地地地形地貌貌拟建场地位于汉汉口新华西西路，场地地平面大致致呈不规则则矩形，东东北侧为马马场公寓，西西北侧为日日月华庭小小区和第十十九中，西西南侧为新新华西路，南南侧为规划划道路。原原始地貌属属长江冲积积一级阶地地，原为华华南果品批批发市场、汽汽车修理厂厂、居民居居住区，现现场地基本本已拆迁整整平，地势势平缓，地地面标高在在19.884～22.331m之间变化化。2.2.3场场区地层概概况根据勘察钻探揭揭露深度范范围内，场场地岩土层层自上而下下主要由五五个单元层层组成，从从成因上看看，（1）单元层层为新近填填土和淤泥泥层；（2）单元层层属第四系系全新统冲冲积（Q4al）一般般粘性土、淤淤泥质粉质质粘土、粉粉质粘土夹夹粉土层；；（3）单元层层为第四系系全新统冲冲积（Q4al）粉土土夹粉砂、粉粉质粘土层层；（4）单元层层属第四系系全新统冲冲积（Q4al）砂土土、砂、砾砾胶结层；；（5）、（6）单元为为白垩—下第三系系的强～中中风化泥质质粉砂岩或或粉砂质泥泥岩、砂砾砾岩。根据各岩土（砂砂）层力学学性质上的的差异，可可将场区地地基岩土进进一步细划划为若干亚亚层。具体体的分布埋埋藏条件、野野外鉴别特特征列于表表2-1。通通过室内试试验得出地地基土层主主要物理、力力学指标，分分层统计见见表2-11.对场地各岩土层层的岩性描描述及物理理力学性质质指标统计计结果可以以看出，拟拟建场区填填土层以下下地层为武武汉地区典典型的长江江冲积一级级阶地二元元结构地层层，颗粒粒粒径从上至至下由细变变粗，力学学性质亦随随深度增加加而变好。从从工程性质质来看，浅浅部的填土土层及（2）单元层层力学强度度均不高，不不能满足拟拟建高层建建筑物荷载载要求；下下部（4-2）、（4-3）层细砂砂层密实度度好、强度度高，是拟拟建多层裙裙楼、商铺铺、地下室室、售楼部部较理想的的桩基持力力层；基岩岩中风化埋埋深稳定，宜宜作为26～33层高层建建筑桩基持持力层使用用。表2-1场地地地基岩土野野外鉴别特特征表地层编号及岩土名称年代成因层厚(m)颜色状态湿度包含物及特征(1)杂填土Qml0.5～4.44杂松散～稍密湿分布整个场地，主主要由建筑筑垃圾、混混凝土地坪坪及一般粘粘性土组成成，近期堆堆填，结构构杂乱。(1-2)淤泥泥Ql0.3～3.33灰黑流塑饱和分布于少部分地地段（原湖湖塘底），含含少量螺壳壳、腐殖物物、有机质质，有臭味味。(2-1)粘土土Q4al0.5～2.77褐黄～黄褐软～流塑饱和场地内大部分地地段分布，含含铁锰氧化化物、灰色色粘土矿物物条纹。(2-2)淤泥泥质粉质粘粘土Q4al5.8～17..5褐灰稍密～中密饱和分布于整个场地地，含少量量螺壳、腐腐殖物、有有机质，局局部夹粉质质粘土、粉粉土粉砂。(2-3)粉质质粘土混粉粉土Q4al0.8～6.66褐灰软～可塑饱和场地内部分地段段分布，含含铁锰氧化化物、灰色色粘土矿物物条纹及少少量有机质质，夹粉土土薄层。(3)粉土夹粉粉砂、粉质质粘土Q4al0.8～5.55褐灰中密饱和场地内部分地段段分布，含含铁质氧化化物和云母母片。(4-1)粉砂砂Q4al0.8～9.55灰松散～稍密饱和含云母、石英等等矿物。场场区内部分分地段分布布，层面有有一定起伏伏。(4-1a)粉质粘粘土夹粉土土Q4al0.4～3.66灰可塑饱和以透镜体形式分分布于（4-1）层中，细细层理清晰晰。(4-2)粉细细砂Q4al0.5～13..2灰色中密（局部密实）饱和含云母、石英等等矿物。场场区内均有有分布，层层面埋深较较稳定。(4-2a)粉粉质粘土夹夹粉土Q4al2～3.3灰色可塑饱和个别孔区分布，以以透镜体形形式分布于于（4-2）层中，细细层理清晰晰。(4-3)粉细细砂Q4al0.2～14..4灰色密实饱和含云母、石英，局局部夹小砾砾石，该层层场区内均均有分布，层层面埋深较较稳定。(4-3a)粉粉质粘土夹夹粉土Q4al0.4～5.22灰色可塑饱和大部分孔区分布布，以透镜镜体形式分分布于（4-3）层中，细细层理清晰晰。分布无无规律。(4-4)中粗粗砂混砾卵卵石Q4al+pl0.2～2.99杂色密实饱和含石英、云母，砾砾卵石大小小1-8cmm，含量5-200%，场区大部部分地段分分布。(4-5)砂、砾砾胶结层Q4al+pl0.6～6.55杂色密实干场区部分地段分分布，胶结程度差差，为未成成岩～半成岩状，钻探探取样大部部分为碎石石、块石。(5-1)强风风化泥质粉粉砂岩、粉粉砂质泥岩岩K-E0.5～2.33灰硬干基本风化成砂土土状，内夹夹少量尚未未完全风化化岩块，手手可捏碎。(5-2)中风化化泥质粉砂砂岩、粉砂砂质泥岩K-E未揭穿灰～紫红坚硬干岩芯呈柱状，裂裂隙发育，岩岩石呈块状状构造，含含砂—泥状结构构，场区大大部分地段段揭露。取取芯率70～80%，RQD指标70%。综综合评定岩岩体基本质质量等级为为Ⅴ级，属极极软岩。（6）砂砾岩K-E未揭穿灰～杂色坚硬干岩芯呈柱状，砾砾石直径1-100cm，综合评评定岩体基基本质量等等级为Ⅴ级，属软软岩。地层编号及岩土名称项目天然含水量量重度天然孔隙比液限塑性指数液性指数压缩系数压缩模量三轴剪(UU))无侧限抗压强度度灵敏度静止侧压力系数数有机质含量垂直渗透系数粘聚力内摩擦角粘聚力内摩擦角wγewLIpILa1-2Escφcφq0stK0Wukh%kN/m3%MPa-1MPakPa度kPa度kPa%×10-8cmm/s(2-1)粘土n24242424201922229933112max42.918.61.29057.825.20.800.686.73213594min28.516.80.84035.814.10.300.293.213517μ4246.019.70.520.494.4219342(2-2)淤泥质粉质粘土n197197197197171197181181393926228642110max1167.722.42.021.404.812929281.503.60.797.913.0min32.315.60.91810.411.84311148.601.80.523.15.3μ43.417.01.27041.516.01.150.803.08616162.912.60.625.210.0(2-3)粉质粘土混粉土n13131313913131333max5855.319.41.421.149.03217min30.416.00.94960.222.348μ40.817.11.20341.915.10.950.614.31513(3)粉土夹粉砂、粉粉质粘土(粉质粘土)n2222222211max47.517.01.43549.819.70.950.803.5156min35.416.31.12980.623.0156μ41.516.61.28243.016.30.920.713.3156(4-1a)粉质粘土夹粉土(粉质粘土)n5555555533332max9843.364.622201920.60min32.017.30.95133.911.60.770.472.9671210.49μ0739.415.00.930.593.714141510.55(4-2a)粉质粘土夹粉土(粉质粘土)n1111111111max38.417.41.12731.610.31.660.425.0174min38.417.41.12731.610.31.660.425.0174μ38.417.41.12731.610.31.660.425.0174表2-2地基土土层主要物物理、力学学指标分层层统计表2.2.4场场地水文地地质条件场区内地下水类类型主要为为上层滞水水和第四系系孔隙承压压水。上层滞水水主要赋存存于第（1）层杂填填土中，受受地表水源源、大气降降水和生活活用水补给给，无统一一的自由水水面，水位位及水量受受地表水源源、大气降降水和生活活用水排放放量的影响响而波动。第第四系孔隙隙承压水主要要赋存于下下部砂性土土层中，主主要接受侧侧向补给，与与长江存在在较密切水水力联系，呈呈互补关系系。根据场场地勘察报报告，含水水层综合渗渗透系数K平均值188.0m//d，影响响半径4660m（设计计时取250m）。孔隙承承压水位年年变幅为3~4米，在丰丰水期承压压水位标高高约为20.00m。本基坑开挖深度度介于9.0~13.00m之间，局局部电梯井井开挖深度度达15.0m，已揭露露（3）层粉土土夹粉砂、粉质质粘土或（4-1）层粉砂含水层，因此本基坑必需进行降水设计。2.2.5场场地地震效效应根据湖北省建设设厅《关于于确定我省省主要城镇镇抗震设防防烈度、设设计基本地地震加速度度值和设计计地震分组组的通知》（鄂鄂建文[20001]3557号）的规规定，武汉汉地区地震震基本烈度度为6度，新建建工程必须须进行抗震震设防。武武汉市抗震震分组均为为第一组，拟拟建项目可可按6度地震烈烈度进行设设防，地震震设计加速速度为0.055g，并且可可不考虑饱饱和粉土、砂砂土的液化化问题。为判定场地土类类型及建筑筑场地类别别，在K1、K32、K134号钻孔内内及附近区区域进行了了剪切波速速测试及地地面脉动测测试，根据据剪切波速速测试结果果，场区地地表下20.00m深度范围围地基土的的等效剪切切波速Vse==144..8～152..3m/ss，按《建建筑抗震设设计规范》GB500011--20011第4.1..3条判定，本本场地属中中软场地土土。本次勘勘察资料显显示，拟建建场区基岩岩埋深在41.5～51.55m左右，根根据《建筑筑抗震设计计规范》GB500011--20011第4.1..6条判定，基基岩埋深在在3~500m之间属Ⅱ类建筑场场地，基岩岩埋深>50m属Ⅲ类建筑场场地。本场场地仅4#楼30#、31#、32#孔地段属Ⅲ类建筑场场地，其余余地段均属属Ⅱ类建筑场场地。拟建建场区设计计基本地震震加速度值值0.055g，设计地地震分组第第一组。结结合场区地地基土成因因、岩性及及分布条件件等综合判判定，本场场区属可进进行建设的的一般场地地。2.2.6场场地岩土工工程评价2.6.1地地基土建筑筑性能评价价第（1）单元层为人工工填土和淤淤泥，成份份杂乱，结结构松软，均均匀性差，强强度低，不不能作为拟拟建建筑物物基础持力力层使用。该该层土是组组成基槽侧侧壁土体的的主要土层层，由于其其渗透性较较好，层中中赋存一定定量上层滞滞水，且其其自稳性能能差，对基基槽开挖支支护不利。第（2）单元层承载力力特征值相相对较低，其其力学强度度不能满足足拟建建筑筑荷载要求求，不能作作为桩基持持力层使用用。其中（2-2）淤泥质质粉质粘土土埋藏较浅浅，厚度大大，力学性性能极差，具具触变性，基基础施工及及基槽开挖挖时应引起起重视。第（3）单元层为上部部粘性土与与下部砂土土层之间的的过渡层，均均匀性差，赋赋存弱承压压水，可为为桩基提供供一定的摩摩阻力。第（4）单元层中，（4-1）层粉砂砂呈松散～～稍密状态态，均匀性性稍差，力力学性质一一般，层厚厚薄，部分分地段缺失失，不宜作作为桩基持持力层使用用。（4-2）、（4-3）层为中中实～密实实状态粉细细砂，力学学性质良好好，且层面面埋深稳定定，是拟建建地下室（无无上部建筑筑区域）、裙裙房、商铺铺良好的桩桩基持力层层。应注意意的是，（4-2）（4-3）层中夹夹有相对松松软的（4-2a）、（4-3a）薄夹层层，桩基设设计施工时时应注意桩桩端应与软软弱夹层保保持安全距距离。（4-5）层砂、砾砾胶结层，强强度高，部部分地段缺缺失，分布布稳定处可可作为26层的高层层写字楼、公公寓和33层的高层层住宅桩端端持力层使使用。第（5）、（6）单元元层为白垩垩—下第三系系泥质粉砂砂岩、粉砂砂质泥岩、砂砂砾岩，其其中（5-2）层中风风化泥质粉粉砂岩、粉粉砂质泥岩岩，埋深稳稳定，强度度高，是拟拟建25层的高层层写字楼、公公寓和33层的高层层住宅良好好的桩基持持力层。2.6.2地地基基础型型式本工程中的裙房房、商铺、地地下室、售售楼部，单单柱荷载相相对较大，结结合场地浅浅部地层特特性及空间间分布情况况，裙房、商商铺、地下下室、售楼楼部不宜采采用天然地地基基础。高高层建筑更更不具备采采用天然地地基的条件件，故本工工程场地各各拟建建（构构）筑物均均宜采用桩桩基础。拟建建筑体量大大，结构型型式及荷载载存在差异异，桩基础础设计时，宜宜根据不同同荷载，结结合不同地地段地层情情况具体分分析。本工工程较适宜宜的桩基础础型式有钻钻孔灌注桩桩及预应力力管桩，对对于26层和33层的高层层建筑，桩桩型宜选用用钻孔灌注注桩以（5-2）层中风风化泥质粉粉砂岩、粉粉砂质泥岩岩为桩端持持力层，当当采用钻孔孔灌注桩后后压浆施工工工艺时，可可根据各处处持力层面面及层厚等等具体情况况选（4-5）、（5-1）、（5-2）配合作作为持力层层；地下室室和2～5层的裙房房、商铺、售售楼部可选选用预应力力管桩以（4-2）层或（4-3）层粉细细砂作为桩桩端持力层层。各建筑筑物可根据据荷载要求求选择不同同直径、不不同桩长的的桩基础来来获得不同同的单桩承承载力，鉴鉴于拟建建建筑对变形形较敏感，建建议同一单单体建筑选选择同一桩桩型尽量选选择同一持持力层。第三章A-OOPQRSSA段基坑支支护结构设设计设计依据⑴武汉新华西路万万达广场总总平面图——万达商业业规划研究究院⑵武汉新华西路万万达广场地地下一层、二二层平面图图——万达商业业规划研究究院⑶“武汉新华西路万万达广场岩岩土工程勘勘察报告”——武汉市勘勘察设计院院⑷《湖北省深基坑坑工程技术术规程》（DB42/1159-22004）⑸《建筑基坑支护护技术规程程》（JGJ120--99）⑹《混凝土结构设设计规范》（GB50010-2002）⑺《钢结构设计规规范》（GB500017-22003）⑻《土层锚杆（索索）设计与与施工规范范》（CECSS22：20055）⑼《建筑桩基技术术规范》（JGJ994-20008）⑽《供水水文地质勘勘察规范》（GB50027-2001）⑾《建筑与市政降降水工程技技术规范》（JGJ/T11-98）⑿《建筑地基基础础设计规范范》（GB500007--20022）⒀《地基基础处理理规范》（JGJ79-22002）⒁《建筑基坑工程程监测技术术规范》（GB5504977-20009）⒂业主提供的周边边环境、结结构施工图图等相关资资料设计参数根据岩土工程详详细勘察报报告和《湖湖北省深基基坑工程技技术规程》，结合相关工程实践经验，基坑支护设计有关参数取值见表3-1。根据业主提供的地质勘察资料，B区基坑周边地层概化为8种不同情况进行计算，A区基坑周边地层概化为14种不同情况进行计算。本次计算选取A区A-OPQRSA段进行初步模拟与设计。表3-1为A-OPQRSA段基坑设计土层基本参数取值表，图3-1为A-OPQRSA段基坑周边涉及地层展开图。表3-1A--OPQRRSA段基坑设设计土层基基本参数取取值表层号土层名称重度γKN/M3粘聚力C（kPa）内摩擦角(°))MkPa/m22深度范围（m）1杂填土18.081854801.62-1粘土18.018822800.92-2淤泥质粉质粘土土17.01058009.32-3粉质粘土混粉土土17.3161129202.74-1粉砂19.2027118807.64-2粉细砂19.703318480A-OPQRSSA段基坑支护护方案选择择3.3.1可可供选择的的支护方案案近年来，武汉市市房地产开开发的力度度不断加大大，高层建建筑越来越越多。伴随随着房地产产业的飞速速发展，深深基坑支护护技术也取取得了长足足进步。基基坑支护方方式趋向多多样化，多多种支护方方式并用的的联合支护护被采用的的越来越多多，基坑支支护造价也也趋向于更更经济合理理。根据本基坑工程程的开挖深深度、周边边环境、地地层性质，结结合武汉市市的地区经经验，本工工程可供选选择的支护护方式及其其优劣性分分析见表33-2。表3-2A--OPESSA段基坑支支护方式及及优劣分析析表分项特点支护方式主要特点可靠性工期造价本工程中的适宜宜性桩锚支护适用于不同深度度的基坑，武武汉市普遍遍使用，地地区经验丰丰富。在淤淤泥质土中中锚杆锚固固效果较差差，邻近建建筑为桩基基础时不能能使用。受受红线限制制。好较长较高受红线及地质条条件影响，本本场地不能能使用锚杆杆。但可采采用锚拉桩桩工艺。桩撑支护可适用于不同深深度的基坑坑，尤其使使用于平面面尺寸狭长长的基坑，武武汉市有成成功经验。但但施工周期期很长，尤尤其对后续续施工影响响很大。好较长较高通过合理布置支支撑构件，保保证土方挖挖运便利，但但土方开挖挖难度较大大，可采用用方案。坡顶减载放坡可有效降低支护护结构承受受的主动土土压力，目目前武汉市市的深基坑坑普遍采用用。较好短低利用本场地周边边较为开阔阔的条件，对对坡顶一定定范围内的的土方进行行有条件卸卸载，，大大部分地段段可以采用用。双排桩支护适用于不同深度度基坑，武武汉市已有有多个基坑坑应用，尤尤其适用于于地层差、受受红线限制制地段。较好较短较高本场地部分地段段可采用。通过比较不难发发现，上述述支护方案案各有优缺缺点。从技技术上讲除除部分方案案本工程不不宜采用外外，可以采采用的支护护方案不止止一种。只只有同时综综合考虑安安全、造价价、工期等等多方面因因素，才能能使支护方方案最终做做到既经济济又合理。本场地大部分地地段地面下15m范围内均均为软土，最深处达18m，而基坑开挖深度达10m-11m，坑内被动区土层强度低，不能为支护体系提供有效的被动土压力。为保证支护体系的有效性，减少软土层对基坑支护体系的影响，对某些区段的被动区土体采用搅拌桩改良加固处理是必要的。3.3.2支支护方案的的比选原则则首先根据地层、开开挖深度、周周边环境的的不同详细细对基坑支支护分段，然然后对每一一段按由简简单到复杂杂、由低价价到高价的的先后顺序序进行试算算、比较，同同时兼顾工工期及其它它工程条件件，最后选选择最佳的的方案。3.3.3AA-OPQQRSA段支护方方案的选择择根据A-OPQRSSA段的工程程地质条件件和对基坑坑支护方案案优劣分析析最终确定定该段支护护总体方案案为：以大直径钻钻孔灌注桩桩作为主体体支护桩、双双排粉喷桩桩作为止水水帷幕联合合角撑与对对顶撑相结结合的内支支撑为主的的多种联合合支护方案案。具体支支护结构剖剖面布置图图见图3-2，分析见表3-3..图3-2A-OOPQRSSA段支护体体系布置剖剖面图表3-3A-OPQRRSA段支支护方案分分析表分段号开挖深度m本段特点可选的支护方案案OPQRSA11.0～111.4坑外为现场施工工道路；坑壁分布布有较厚的的淤泥质土土，坡脚以以下则分布布较薄；有有较空阔的的放坡空间间，局部开开挖深度较较深。1、上部放坡卸载载2、支护桩+混凝凝土内支撑撑3、坑壁采用粉喷喷桩止水A-OPQRSSA段基坑减载载放坡设计计本场地地面下33~16m范围内分分布有深厚厚软土层，对对支护体系系的安全及及经济均带带来较大影影响。为降降低工程造造价，保证证支护体系系的安全，对对场地周边边进行大卸卸载以减少少主动土压压力，尤其其对A、B区的中间间条带上部部2m范围内土土体整体卸卸载。针对A基坑OPQRSA段利用用周边开阔阔的环境条条件，对基基坑上部33.0m～4.6m深度、宽宽度5.0mm~18.00m范围内内采用放坡坡卸载，以以减少主动动区土压力力，坡中设设置放坡平平台，坡面采用用挂网喷面面或喷锚网网保护。A-OPPQRSAA段坡高、坡坡率具体见见表3-4。表3-4A-OOPQRSSA段基坑周边边放坡设计计参数一览览表段号地面标高坑底标高开挖深度放坡参数三级坡参数坡高坡率平台宽坡高坡率A-OPQRSSA20.79.7011.03.11:17.507.80直坡A-OPQRSSA段具体设计如如下：喷锚网支护段喷喷面采用喷喷射砼，砼砼设计强度度为C20，厚度6cm--8cm，配比为为水泥：砂砂：石子＝＝1：2：1.5，水灰比比为0.4～0.5，采用标标号不低于于32.55MPa的普通硅硅酸盐水泥泥、粒径不不大于2.5mmm的中细砂砂和粒径小小于5mm的瓜米石石。钢筋网网规格为Φ6.5＠200××200，加强筋为Φ16圆钢。将将各排锚杆杆、加强筋筋焊成网络络,以增加面面层刚度。上上下段钢筋筋网搭接长长度应大于于300mmm。锚杆长长度为3.0mm~4.55m，间距12000mm×11200mmm，角度15度。当土土层松散、孔孔内塌孔严严重时，用用一次性锚锚管代替锚锚杆，锚管管规格为：：Φ48×22.8（锚管需需采用帮焊焊角钢的方方法加强处处理）。表3-5A--OPQRRSA段放坡支支护设计参参数段号地面标高开挖深度一级坡参数备注坡高坡率支护形式平台宽A-OPQRSSA1:1喷锚网7.50局部粉喷桩加固固A-OPQRSSA段基坑支护护桩设计在0~3.1m段段采用减载载放坡设计计，破率为为1：1，在距地面3.1m放坡坡脚脚处开挖形形成了7.5m的放坡平平台，做为为施工道路路，然后在在垂直开挖挖7.8m，形成了了深10.99m的深基坑坑。具体剖剖面图如下下图。图3-3A--OPQRRSA段基坑设设计剖面图图3.5.1土土压力计计算方法：朗肯肯土压力理理论计算参数：层号土层名称重度γKN/M3粘聚力C（kPa）内摩擦角(°))MkPa/m22深度范围（m）1杂填土18.081854801.62-1粘土18.018822800.92-2淤泥质粉质粘土土17.01058009.32-3粉质粘土混粉土土17.3161129202.74-1粉砂19.2027118807.6计算模型简化：：由于在距距地面3.1m处开挖成成为宽7.5m的施工道道路，公路路荷载简化化为均部荷荷载，大小小为15kpa，施工道道路右边的的放坡及土土体荷载简化成成为均部荷荷载，大小小=γh=15..5.01.66kN//m2,地下水位取取-4m处，为了计计算简单，下下面的计算算把施工道道路平面作作为零点基基准面，标标高为0m。具体计算如下：：外荷载：主动土压力计算算：在施工道路平面面的土压力力：（3-1）地下水位处（--0.9mm）主动土土压力：淤泥质粉质粘土土与粉质粘土土混粉土（-8.77m）处上表表面土压力力：淤泥质粉质粘土土与粉质粘土土混粉土（-8.77m）处下表面土土压力：（3-2）粉质粘土混粉土土与粉砂（-11..4m）处上表面面土压力：：粉质粘土混粉土土与粉砂（-11..4m）处下表表面土压力力：（3-3）粉砂与粉细砂分分界面处（-19m）土压力力：被动土压力计算算：基坑底面（-77.8m）被动土土压力：淤泥质粉质粘土土与粉质粘土土混粉土（-8.77m）处上表面被动土压力力：淤泥质粉质粘土土与粉质粘土土混粉土（-8.77m）处下表表面被动土压力力：61.73kppa粉质粘土混粉土土与粉砂（-11..4m）处上表表面被动土土压力：粉质粘土混粉土土与粉砂（-11..4m）处下表表面被动土土压力：粉砂与粉细砂分分界面处（-19m）土压力:3.5.2计计算支护桩桩桩长、内支支撑力和最最大弯矩对桩顶部设支撑撑的挡土支支护桩，需需要根据地地质条件及及开挖深度度，确定出出桩的最小小入土深度度，之后即即可定出挡挡土墙的最最小总长度度，还需要要根据挡土土桩承受荷荷载的大小小，计算出出桩身承受受的最大弯弯矩及顶部部支撑所承承受的反支支撑力，以以确定桩身身截面的大大小、配筋筋及确定支支撑构件所所需的强度度和截面尺尺寸。计算桩长思路为为求出主动动土压力合合理大小和和作用点位位置，求出出被动土压压力大小和和作用点位位置，在对对桩顶求力力矩就可以以求出桩长长，由于涉涉及4层土层，土土压力大小小和作用位位置不容易易求出，可可以把梯形形土压力区区域分割呈呈矩形土压压力区域和和三角形土土压力区域域，再分别别求出其大大小和作用用点位置。图3-5计算算简化图具体计算步骤如如下：设支护桩深入粉粉砂层的深深度为x米，则主主动土压力力可以用下下式表达：：各层土主动土压压力=矩形土压压力区+三角土压压力区地下水以上0..9m地下水以下7..8m：2.7m粉质粘粘土混粉土土主动土压力力大小：X米粉砂土主动土土压力大小小：各层土矩形主动动土压力对对A点求力矩矩：各层土三角主动动土压力对对A点求力矩矩：则各层土的主动动土压力对对A点的总力力矩：各层被动压力可可以用下式式表达：各层土被动土压压力=矩形土压压力区+三角土压压力区基坑底部0.99m淤泥质粉粉质粘土被被动土压力力大小：2.7m粉质粘粘土混粉土土被动土压压力大小：：X米粉砂土被动土土压力大小小：各层土矩形被动动土压力对对A点求力矩矩：各层土三角被动动土压力对对A点求力矩矩：则各层土的被动动土压力对对A点的总力力矩：由于支护桩是平平衡的，则则对于A点主动力力矩应该等等于被动力力矩：则有：求上述三次方程程，求解则最短桩长为：：为了安全起见桩桩长取设内支撑力为FF求出桩长以后，则则支护桩后后面的主动动土压力为为：被动土压力为：：由力平衡可知，内内支撑力：：设最大弯矩为，设设桩顶以下下深度为y处的剪力力为零，则则：整理上式可得：：解得对桩顶下6.7705m处求力矩矩：因为桩间距取11.2m，故最大大弯矩取由于本基坑地处处武汉市区区，周围房房屋建筑密密集，基坑坑深度较大大，工程地地质条件比比较复杂，有有深厚淤泥泥、淤泥质质土、饱和和粘性土层层，对基坑坑工程有重重大影响，因因此，重要要性等级为为一级。根据《基坑工程程技术规范范（湖北）》规定当确定支护桩截面尺寸及配筋和验算材料强度后，荷载效采用承载能力极限状态下荷载效应的基本组合。其组合设计值S应采用下式所示简化规则：R（3-4）式中：R——结构构件抗力的的设计值，按按有关建筑筑结构设计计规范的规规定确定；；———荷载效应应的标准组组合值；———临时性支支护结构调调整系数，对一、二二、三级基基坑分别取取1.00、0.995、0.990。因此，计算所用用的弯矩应应该乘以重重要性系数数1.35，故3.5.3配配筋计算支护桩桩所承受的的最大弯矩矩荷载确定定后，即可可按照钢筋筋混泥土偏偏心受压构构件计算桩桩身配筋。由由于本例采采用放入是是圆形钢筋筋混泥土支支护桩，可可以按照《混混凝土结构构设计规范范》进行支支护桩正截截面受压承承载力计算算。具体计算步骤如如：当桩轴向力设计计值N=0时，设受受压区混凝凝土截面面面积的圆心心角与2π的比值α，则：（3-55）式中：α—对于于受压区混混凝土截面面面积的圆圆心角与2π的比值；；支护桩桩截面面面积；设：：（3-6）则上式可以改为为：（3-7）经试算得到α值值，代入下下式（3），计算算桩正截面面弯矩设计计值M，以此验验算桩截面面及配筋是是否满足要要求：（3-8）式中：r—圆形形桩截面的的半径；本例中，由于支支护桩直径径10000mm支护护桩的混凝凝土强度等等级取C30，;钢筋取ф28HRBB335，，，则由（3--6）（3-77）（3-8）式可可以得出三三个方程组组，包含三三个未知数数，联立求求解就可以以计算出，进进行配筋。但但是由于（2）方程的的化解求解解涉及到迭迭代求解比比较麻烦，因因此采用exceel表格的规规划求解进进行迭代计计算，计算算过程省略略。通过excel表格格的规划求求解得到最最优解设纵向手里钢筋筋为n根，则所以采用26фф28HRBB335，钢筋保护护层厚度取取50mmm。验算纵向圆形截截面钢筋保保护层是否否满足间距距要求：设钢筋笼圆周长长为则纵向钢筋之间间距为，根据钢筋筋混凝土规规范纵筋之之间的间距距满足要求求。验算是否满足最最小配筋率率：根据《钢钢筋混凝土土结构设计计规范》规规定，受弯弯构件、偏偏心受拉、轴轴心受拉构构件，其一一侧纵向受受拉钢筋应应不小于0.0002和中的较大大者。、最小配筋率至至少大于截截面面积的的千分之二二则：，满足要求求。、所以，最后配筋筋方案为：：主筋采用用26φ28HRRB3355，均匀圆圆周布置，保保护层厚度度50mm。配φ8@2000的螺旋箍箍筋，φ16@22000定位钢筋筋。3.5.4基基坑支护稳稳定性验算算（1）整体性稳定性性验算稳定性验算就是是通过试算算确定最危危险的滑动动面和最小小的安全系系数确定的的判断基坑坑的稳定性性，本次验验算采用北北京里正软软件进行基基坑的稳定定性验算。计算方法：瑞典典条分法应力状态：总应应力法条分法中的土条条宽度:0.400m滑裂面数据整体稳定安全系系数Ks=11.637圆弧半径(m))R==11..338圆心坐标X(mm)X=-22.5922圆心坐标Y(mm)Y=1..754（2）基坑底部隆起起验算图3-对于粘性土基坑坑，将支挡挡墙底标高高处平面作作为求极限限承载力的的基准面，若若产生滑动动，其滑移移曲线如图图3-6所示。为了安全起见，不不考虑档墙墙后侧AC面上的土土体抗剪强强度。工程程中参照太太沙基或者者普朗德尔尔地基极限限承载力公公式，采用用下式验算算抗隆起安安全系数：：（3-9）式中：q—基坑坑顶面荷载载（KN/）DD—板桩入土土深度（m）—太沙沙基地基承承载力系数数，其中，。Terzaghhi(太沙沙基)公式(Ks>=1.155～1.255)，注：：安全系数数取自《建建筑基坑工工程技术规规范》YBB92558-977(冶金部部):______Ks=11.5833>=1.155,满足足规范要求求。A-OPQRSSA段基坑地下下水控制方方案设计本工程场地主要要赋存有两两种类型地地下水，即即上层滞水水和承压水水。上部上上层滞水水水位埋藏浅，下下部承压水水水头高。基基坑开挖已已揭露④单元承压压水含水层层，经过对对本项目的的地层、承承压水、及及基坑挖深深的各种因因素分析，本本基坑必需需进行降水水设计，以以保障基坑坑开挖和地地下室施工工的顺利进进行，防止止由于坑壁壁流水（砂砂）、坑底底突涌等地地下水水患患而造成周周边地面和和建筑物的的变形。下下面是武汉汉地区几种种处理地下下水的几种种比选常用用方法：3.6.1周周底隔渗周底隔渗是在基基坑四周及及基坑底部部采用高压压旋喷或高高压注浆施施工成一全全封闭桶状状水泥土隔隔渗帷幕，从从而使基坑坑底部及四四周的地下下水不向基基坑内渗透透。周底隔隔渗式处理理方法的优优点是可以以保证基坑坑四周地面面基本上不不产生沉降降变形，其其缺点是费费用甚高，而而且周底隔隔渗由于施施工质量难难以控制，不不能保证地地下水100%不向基坑坑渗漏。若若个别地段段存在施工工质量缺陷陷，则会出出现局部突突涌、流砂砂，由于没没有采取降降水措施，支支护桩内外外两侧势必必存在很高高的水头差差，此时若若基坑垂直直帷幕存在在局部施工工质量缺陷陷，地下水水必然会从从薄弱处逸逸出从而发发生流土、流流砂现象，流流土、流砂砂则会使坑坑周地层出出现潜蚀掏掏空，往往往引起严重重的环境破破坏。泰合合广场基坑坑问题既是是典型的一一例。周底底隔渗式地地下水处理理方法在武武汉地区应应用的实例例不多，少少有几例都都不完全成成功，因此此该深基坑坑工程不宜宜采用周底底隔渗方法法处理地下下水。3.6.2落落底式垂直直帷幕落底式垂直帷幕幕既是围绕绕基坑四周周从地表往往下到基坑坑深部不透透水基岩，采采用高压摆摆喷或高压压注浆施工工成一四周周封闭的水水泥土隔渗渗帷幕，从从而使基坑坑四周及底底部的地下下水不向基基坑内渗透透。落底式式垂直帷幕幕的优缺点点与周底隔隔渗的优缺缺点相同。另另外，由于于落底式垂垂直帷幕的的深度一般般很深，因因而其施工工质量难以以保证，采采用这种方方法时一般般还需辅以以井点降水水，井点降降水能力一一般要求预预备能降到到基坑底。由由于上述原原因，在该该基坑地下下水处理方方法中我们们亦不推荐荐采用。3.6.3中中型井点降降水中型井点降水是是武汉市治治理地下水水危害的一一种常用且且行之有效效的方法。中中型井点降降水的优点点是施工简简便，工艺艺质量可靠靠、造价低低，在武汉汉市及我单单位已有很很多成功的的实例和经经验；其缺缺点是中型型井点降水水要控制得得当，不然然的话，井井点降水产产生的附加加地面沉降降可能会使使基坑四周周一定范围围内的建筑筑物受到一一定程度的的破坏。在在该工程地地下水处理理中采用中中型井点降降水，只要要设计恰当当，加强观观测，严格格管理，同同时辅以一一定的预防防性措施是是经济可行行的。中型型井点降水水能使基坑坑周边地层层中的地下下水水头降降低，从而而能够提高高基坑外主主动侧土层层的c、Φ值，有利利于基坑边边坡的稳定定及锚杆的的施工。因因此在本基基坑地下水水处理方案案中我们优优先推荐使使用中型井井点降水方方法。6.4本基坑坑选用的地地下水控制制方案综上所述，该基基坑地下水水处理方案案可行的有有中型井点点降水和联联合处理方方法。当采采用中型井井点降水方方法时不可可避免的会会引起坑周周一定范围围内一定的的地面沉降降，而联合合处理方法法引起的地地面沉降相相对较小，但但其工程造造价是中型型井点降水水方法的5-8倍，从经经济可行角角度出发，我我们优先推推荐本基坑坑地下水处处理采用采采用深井降降水技术和和隔渗技术术相结合的的地下水处处理方案。本工程拟采用坑坑壁侧向止水帷帷幕＋坑内内中深井降降水相结合合的地下水水处理措施施。中深井井降水不可可避免的会会引起场地地周边地面面一定的沉沉降量，但但根据多年年来在武汉汉市从事深深基坑工程程方面的经经验，可以以通过以下下两个方面面来将其负负面影响降降低到最小小程度：综合分析，针对对本工程场场地周边环环境的严峻峻性和复杂杂性，本基基坑支护拟拟采用的地地下水处理理方法为周周边侧向帷幕止止水、中部部中型井点点降水。第四章基于fflac33D基坑开挖挖模拟分析析第一节关于fflac33D的概述Flac是快速拉拉格朗日差差分分析（FasttLaagranngiannAnnalyssisofConttinuaa）的简称称，源于流流体力学，最最早由Willlkinss用于固体体力学研究究。Flac33D程序自美美国ITSCCA咨询公司司推出后，已已成为目前前岩土力学学计算中重重要的数值值模拟方法法之一。该该程序是flac二维计算算程序在三三维空间的的扩展，用用于模拟三三维土体、岩岩体或者其其他材料的的力学特性性，尤其是是达到屈服服极限时的的塑性流变变特性，广广泛用于边边坡稳定性性分析、支支护设计及及评价、地地下洞室、施施工设计（开开挖、填筑筑）、河谷谷演化过程程再现、拱拱坝稳定性性分析、隧隧道工程、矿矿山工程等等多个领域域。第二节基坑维维护方案根据万达广场基基坑工程特特点和工程程经验，本本基坑围护护总体方案案是：以大直径混混凝土排桩桩、双排桩桩、角撑与与对顶撑相相结合的内内支撑为主主的多种联联合支护方方案，结合合坡顶大面面积卸土减减载、坑内内被动区加加固的措施施；地下水水则采用坑坑壁止水帷帷幕、坑内内中型井点点降水处理理。4.2.1竖竖向设计万达基坑A-OOPQRSSA段开挖挖深度为111.0～11.44m，基坑竖竖向支护方方案设计为为用双排搅搅拌桩作为为防渗帷幕幕隔断坑内内外地下水水，并采用用直径1.0m，间距为1.2m的钻孔灌灌注桩作为为维护桩，通通过前面计计算钻孔灌灌注桩配筋筋方案为：：主筋采用用26φ28HRRB3355，均匀圆圆周布置，保保护层厚度度50mm。配φ8@2000的螺旋箍箍筋，φ16@22000定位钢筋筋。4.2.2内内支撑设计计本基坑内支撑主主要采用角角撑、对撑撑形式，尽尽量减少支支撑杆件数数量，方便便土方的挖挖运。同时时为了施工工和拆除方方便及经济济起见，支支撑构件均均采用钢筋筋混凝土梁梁。内支撑撑杆件共分分为11种类型。表4-1基坑支支撑杆件设设计参数一一览表杆件类型代码尺寸（mm）(宽×高)配筋参数混凝土强度备注主筋（面筋＋侧侧筋）箍筋冠梁GL1200×50002×4Φ22++2×3Φ20φHYPERLINK"mailto:8@200"8@200C30III级钢对顶撑DC1、DC33800×80002×5Φ22++2×3Φ20φHYPERLINK"mailto:8@200"8@200C30III级钢DC2800×9000φHYPERLINK"mailto:8@200"8@200C30见栈桥施工图角撑、斜撑JC、XC700×75002×5Φ22++2×3Φ20φHYPERLINK"mailto:8@200"8@200C30III级钢联系梁LL600×60002×4Φ20++2×4Φ20φHYPERLINK"mailto:8@200"8@200C30III级钢栈桥部分联系梁梁详见栈桥桥施工图第三节计算模模型及参数数本次基基坑模拟开开挖主要设设计模拟的的段位为基基坑A中的OPRSSA段，开挖涉涉及的土层层有五层，具具体参数如如下表：土层名称密度粘聚力C（kPa）内摩擦角（度）泊松比K/MPaG/MPa层厚（m）杂填土1834.98180.337.84.01.6粘土1834.91880.335.082.190.9淤泥质粉质土1732.91050.354.082.689.3粉质粘土1763.5162.7粉砂1957.2027.6考虑到基平面坑坑外形类似似不规则矩矩形，计算算时间问题题（网格单单元建立不不宜过多），所所以本次模模拟建模采采用家三维维模拟（y方向只设设一个网格格单元），具体建模过程如下：newtitle深深基坑工程程genzonnebrricksizee10001330&p0000p111000000p2010p3300030groupZZliannturrangeez228300groupLLiantturaangez27728groupYYliannturrangeez118277groupFFliannturrangeez115188groupFFenshharaangez015modelmmohr；；设置为摩摩尔—库伦模型型；设定初始平衡衡材料参数数propbuulk66.6e66sheear33.8e66cohh1e110teen1ee10ffric27rrangeez0015propbuulk55.4e66sheear22.3e66cohh1e110teen1ee10ffric20rrangeez115188propbuulk44.08ee6shhear2.099e6ccoh11e10ten1e100friic155ranngezz1827propbuulk55.08ee6shhear2.199e6ccoh11e10ten1e100friic188ranngezz2728propbuulk77.8e66sheear44.0e66cohh1e110teen1ee10ffric18rrangeez228300inidenns18834.99ranngezz2730inidenns17732.99ranngezz1827inidenns17763.55ranngezz1518inidenns19957.22ranngezz0115；设定边界条件件fixxrrangeex--0.10.1fixxrrangeex999.9100..1fixyfixzrrangeez--0.10.1inipp2.6ee5grrad000--10e33ranngezz0226setgraav00-110；记录最大部平平衡力histunnbalsolve图4-1模型土土层分布图图第四节初始应应力计算本例采用用solvve命令对模模型进行初初始计算，获获得附加地地下水压力力、重力条条件下的初初始平衡状状态，也就就是模拟开开挖前的土土体应力状状态。计算算得到的竖竖向应力云云图、孔隙隙水压力图图、最大不不平衡力检检测图如下下：图4-2初始平平衡计算的的z方向应力力图（土压压力图）图4-3初始平平衡计算土土体中的孔孔隙水压力力图图4-3初始平平衡计算中中最大不平平衡力监测测图通过上图4-33可知，土土体中最大大部平衡力力随着时步步的增加越越来越小，当当计算达到到150000步后，最最大不平衡衡力基本稳稳定收敛为为0，说明这这时候土体体已经达到到了平衡状状态，系统统外力和内内力之差的的最大值小小于50N。第五节支护桩桩施工在初始应力平衡衡过后，进进行钻孔灌灌注桩施工工，钻孔灌灌注桩利用用桩单元（pile）进行施施工模拟，具具体过程如如下：；土体真是内聚聚力propcooh1..2e4ranngezz0115propcooh1..6e4ranngezz1518propcooh1..0e4ranngezz1827propcooh1..8e4ranngezz2730；将初始平衡的的速度和位位移矢量清清零inixdiis0ydiss0zzdis0inixveel0yvell0zzvel0；建立两个桩单单元，id号分别为1和2selpilleidd=1bbeg3300..59end3000.5227nsseg116selpilleidd=2bbeg7700..59end7000.5227nsseg116；设定桩单元参参数selpilleprropeemod==8.0ee10nnu=0..30xxcareea=0..78544&xcj=9.882e-22xciiy=4..91e--2xcciz=44.91ee-2&&per=3.114&cs_sk=11.3e111css_scooh=1..0e100cs__sfriic=155.0&&cs_nk=11.3e110css_ncooh=1..0e7cs_nnfricc=15..0&cs_ngapp=offf；把桩单元的入入土端设定定为固定端端seldelletelinkkranngeiid1sellinnkidd=12661ttargeetzoonesellinnkatttachhxdiir=riigidydirr=riggidzzdir==rigiid&xrdir=rrigiddyrddir=rrigiddzrddir=rrigiddranngeiid1226;selliinkaattacchxrrdir==freeeyrddir=ffreezrdiir=frreerrangeeid126;selliinkaattacchxddir=nnydefformranggeidd1266;selliinkcconsttitnnydefform1arrea=11.0kk=5.44e11ycommp=2..22e55ranngeiid1226seldelletelinkkranngeiid188sellinnkidd=125518targgetzzonesellinnkatttachhxdiir=riigidydirr=riggidzzdir==rigiid&xrdir=rrigiddyrddir=rrigiddzrddir=rrigiddranngeiid1225;selliinkaattacchxrrdir==freeeyrddir=ffreezrdiir=frreerrangeeid125;selliinkaattacchxddir=nnydefformranggeidd1255;selliinkcconsttitnnydefform1arrea=11.0kk=5.44e11ycommp=2..22e55ranngeiid1225defsettupnp=nd_ffind((1)endsetupdefdissp_laat_mag=sqqrt(nnd_rddisp((np,11,1)^^2+ndd_rdiisp(nnp,1,,2)^22)ifnd_rrdispp(np,,1,1))<0.00theendisp_laat=-__magelsedisp_laat=_mmagend_ifend第六节模拟分分层开挖和设定定锚杆本例采用分层开开挖，开挖挖量主要有有放坡三角角开挖、施施工道路开开挖和基坑坑主体开挖挖，开挖顺顺序为三角角放坡开挖挖和施工道道路开挖同同时进行，再再进行基坑坑主体开挖挖。放坡高高度为3.1m，坡脚为45度，放坡开开挖完成后后进行土钉钉加固。施施工道路宽宽7.5m，基坑主主体开挖1m后打入一一排锚杆控控制大变形形量的产生生，产生桩桩锚支护体体系，然后后继续开挖挖到基坑底底部，开挖挖施工完成成。具体实实现过程如如下：；三角放坡开挖挖，采用阶阶梯开挖代代替modelnnullranggex23777y01z29930modelnnullranggex24776y01z28830modelnnullranggex25775y01z27730；进行土钉加固固selcabbleiid3begiin7550.5527..5ennd8000.5527..5nsseg=55selcabbleiid4begiin7660.5528..5ennd8110.5528..5nsseg=55selcabbleiid5begiin7770.5529..5ennd8220.5529..5nsseg=55selcabbleiid6beggin2200..5277.5eend3300..5277.5nnseg==5selcabbleiid7beggin1190..5288.5eend2240..5288.5nnseg==5selcabbleiid8beggin1180..5299.5eend2230..5299.5nnseg==5；设置土钉参数数selcabbleppropxcarrea88.5e--3emmod2200e99yteens11e10&gr_k7ee6grr_cohh1e22selcabbleppropgr_pper00.3144gr__fricc25；基坑主体开挖挖1mModelnuullrrangeex==30770y=011z=226277；进行预应力锚锚杆加固selcabbleiid=6beg7000.5226ennd8220.5520nsegg10；；建立锚杆杆自由段selcabbleiid=6beg8200.5220ennd8440.5519nsegg10；；建立锚杆杆锚固段selcabbleiid=6proppemood2ee10yytenssion310ee3xccareaa0.000049906&&gr_k1gr_ccoh11gr__per0.07785rrangeecidd48,,57；设设置锚杆自自由段参数数selcabbleiid=6proppemood2ee10yytenssion310ee3xccareaa0.000049906&&gr_k2ee7grr_cohh10ee5raangecid58,667；设置置锚杆锚固固段参数；进行桩锚单元元的连接selsettlinnknoode_ttol00.5；设设置连接容容差seldelletelinkkranngeiid1445；删除除锚杆53号节点原原有的连接接145sellinnkidd100053targgetnnodetgt__num34；连接锚锚杆单元和和桩单元，连连接点id号为100sellinnkatttachhxdiir=riigidydirr=riggidzzdir==rigiid&；；设置连接接点的六个个自由度xrdir=rrigiddyrddir=rrigiddzrddir=rrigiddranngeiid1000selcabbleiid=6prettensiion660e3ranggeciid488,57；；在锚索自自由段施加加预紧力；继续开挖到基基坑底部Modelnuullrrangeex==30770y=011z=119266；施加公路荷载载applysszz--1.5ee5raangez266.9227.1x70075y01applysszz--1.5ee5raangez266.9227.1x25530y01第七节设置采采样记录变变量命令流能够运行行后为了进进行更丰富富的后处理理，必须对对一些变量量、矢量等等进行记录录，采样记记录主要通通过hist命令实现现。本例的采采样记录命命令如下：：histidd1gpxdiss700277histidd2gpxdiss300277histidd3gpxdiss230300histidd4gpxdiss770300histidd5gpzdiss700199histidd6gpzdiss300199histidd7gpzdiss280277histidd8gpzdiss720277histidd9sellnoddexddispid22histidd10seelnoodexxdisppid19histidd4111selpileeforrceffxciid122plotsuurfplotadddseelgeeoiddonplotadddveelyeelloww;setlaargeplotadddaxxreddsolve开挖建立模型完完成后的图图4-4，其其中蓝色部部分代表基基坑主体，红色部分代表桩