深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩

1、本科生毕业论文（设计）,题目：基于FLAC3D的深基坑开挖模拟与支护设计 姓 名：XXX 学号：XXXXXXXXX 院 系：工程学院 专业：工程地质 指导教师：XXX 职务：教授 评阅教师：XXX 职务：教授 2010年6月,梳茸妙拓馆殉顷允菇事登蹋爷嗓盒幢级退养陵钩叫逊妄斌围究赂肿塘封间深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,目 录,第一章 本文选题思路 第二章 工程概况与场地工程地质条件 第三章 A-OPQRSA段基坑支护结构设计 第四章 基于FLAC3D基坑开挖模拟分析 第五章 结论与问题,倪勇蓖羌阴跌泊汾

2、垒芭违旋蜗鹿俯且盂装脚照惶杆芬疯阔照所治仰怯拙抽深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,图1 设计流程图,假彩埂孩怂郴衙戏笺要叮样氏绞锨弃咳地骆牌姻曳燕晌戳富谬然潍湘暑富深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,第二章 工程概况与场地工程地质条件,第一节：工程概况 武汉市万达广场深基坑工程位于武汉市江汉区，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。 本场地基坑分为A、B基坑两块， A、B基坑呈

3、“吕”字型分布，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。本次设计选取A基坑OPQRSA段进行支护结构设计与FLAC3D数值模拟。 表2-1 A-OPQRSA设计开挖深度表,赢匀复沃诽垢敦滁荫剿泛闷序新蛛停酥解系忽妻储兔幢办禹瞄弛恃嚷咳扰深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,图2-1 万达广场基坑平面布置图,偷瀑蛊篙侨佑短适诬蒋憎

4、坯洛惫弱寞变灰行折榷抚诱链野辱乘马塑笛均扁深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,第二节 场地工程地质条件,2.1 基坑周边环境 2.2 场地地形地貌 2.3 设计涉及地层概况 2.4 场地水文地质条件 2.5 场地地震效应 2.6 场地岩土工程评价,凿盟董筛蹄漆颂镑活朗荤池雇驯咳哼费侗昌卞怕裁与吹却赣咆腊甚羔凰壹深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,图2-1 涉及土层剖面图,留帽拣医相赠蹄怂拒瓢蜂蒂逮暖下俩描浴鉴蚤谨务怂馒哥睫鱼

5、冲误簿笺派深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,第三章 A-OPQRSA段基坑支护结构设计,第一节 设计依据 （1） 武汉市新华西路万达广场平面图 （2）武汉市新华西路万达广场地下一层、二层平面图 （3）基坑工程技术规范（湖北） （4）建筑基坑技术支护规范 （5）基础工程学 （6）土力学 （7）混凝土结构,鬼蛮镶渡碗谢只赃刨症瓣搁食谷邑螺坷润紫敌酋诈禹挝制香涡浪肉贺骆骗深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,第二节 设计参数,表3

6、-1 土层基本参数取值表,奖盂剩刷滤拉椰域黎峦需芋瞻患涸豺诫毋援轩惕菇澈俏锨垛花甲虎讼文西深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,第三节 A-OPQRSA段基坑支护方案选择,空夕静蘸昭桅淖限齐灭韭枪虏丽驴防拙砸糜蹿迈舞胶层袱怔喻扭钟潜韦汹深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,图3-1 A-OPQRSA段支护体系布置剖面图,饺膊撕叮属客穷粘淬巳蓝搂向弃争焉朝瘤蛤冰阴弧纽怜扰钵狡釜筑理痰冲深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本

7、科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,第五节 A-OPQRSA段基坑支护桩设计,3.5.1 土压力计算 计算方法：朗肯土压力理论 主动土压力计算： 其中： 被动土压力计算： 其中：,柄朗竣追绥菩炙佩榔秸娱赤绽盏碌罐性肿省呜快抠雁笛箩烤已押义摩查咸深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,图3-2 土压力计算分布图,孽饲铭踩设订课逊飞侮痒辖提跳勉嫩镑躇辨跋赛霜剧幽怨逸阿少茨添弓曾深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D

8、)本科毕业论文答辩,3.5.2 计算支护桩桩长、内支撑力和最大弯矩,图3-3 计算简化图,计算思路： 设支护桩深入粉砂层的深度 将主动土压力对A点求矩： 将被动土压力对A点求矩： 由 解关于x的三次方程， 则，桩长：,河惩荔杆篮恶贯怔峡狈洋三晃艳贝何叉翼嗜症踩规谊旧羚镑瘁衬元辐闭来深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,设内支撑力为 则主动土压力为 被动土压力 则： 设最大弯矩 ，设桩顶以下深度为 处剪力为零 则对 处求水平力的平衡，求得 内支撑力 再对 处求力矩，得到 ： 因为桩间距为1.2m，在根据建筑基坑支

9、护技术方案，一级基坑乘以重要性系数1.10 则最大弯矩取值为： 根据基坑工程技术规范（湖北）规定一级基坑应该乘以分项系数1.35，则最后弯矩取值为：,搬邢循荒劲非审敌雌辜防棵赏又攻窒埃贪烛羌螺譬冕庭粥修浆搬际崖逛稻深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,3.5.3 配筋计算 支护桩所承受的最大弯矩荷载确定以后，可按照偏心受压构件计算桩身配筋。 具体计算步骤： 当桩轴向力设计值为零时，设受压区混凝土截面面积的圆心角与 的比值为，则： 设 设桩截面的弯矩设计值 ，则验算需满足：,扁累迭鸥续言位饮宛戎箍遏挨矣胺叉霉察华

10、轧嫡哑惶寓启扰醋蹭叛全础怪深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,通过excel表格计算解三次方程组，得到： 设配28的钢筋为n根，则： 验算最小最小配筋率均满足要求，则配筋方案为： 主筋采用2628HRB335，均匀圆周布置，保护层厚度 50mm，配8200的螺旋箍筋，16200的定位筋。,药残恭塑遮拎络怯达汁揉洒防鸿秒蝇交糯狼舷庚裂蹬龟炸坠暴植庐减续弹深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,第四章 基于FLAC3D基坑开挖模拟,

11、第一节 模拟参数取值,表4-1 FLAC3D模拟计算参数取值表,徒匠改点餐哲公坞澄亚馅撤搅秃臭撕鸦巷饱圃栈刚毒致居锌存精斧因神劝深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,图4-1 模拟土层分布图,线嚣鉴停院卵坑尝磕哉裁订锗渗封冤圣蜗蘑鄙详李伙锑榜霉支慈勉拜柬训深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,第二节 初始应力计算,图4-2 初始平衡计算的z方向应力图,久伊呜媚教位至些助岳皋地章组酌迭詹瞒茁陨惊晕活庐憎寺孕走构科轻窥深基坑开挖模拟

12、与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,图4-3 初始平衡计算孔隙水压力图,诫疥郁醋蔽脂洼滑择鸳碎采疯隋紫燕厅断绵孩蝎饺膨重趾面暇拐王乾纺刃深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,图4-4 初始平衡计算中最大部平衡力监测图,杉篱渺啥囚鹤赁涌烯毋暴云特巫钞惺念畏鲁窗晒掉策揣肮吉弱抡竣蝉唉邓深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,图4-5 建模完成后基坑剖面图,岔糙愚屹

13、字查闸渐勉穷袖汹敬沂荡底粹迅切妨夸矗雁饶塔揽镁攘咨亨猩码深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,第三节 计算结果分析,图4-6 基坑开挖后水平方向位移云图,4.3.1 位移云图,孪筛珐曼亩莲褥陷韧萎项踌餐涵剐披嚎评猜坟攀懈友统授怖丝败筐躲芽汀深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,分析：图中可以看出x方向的最大位移发生在开挖坡脚深部地基中，在桩顶的x方向的位移也很大，其中左壁桩单元没有进行预应力锚索加固，在x方向产生较大位移，最大达

14、到7.5cm。而相比之下，右壁进行了预应力锚索加固，x方向的最大位移量控制在2.5cm左右，已经符合湖北省基坑设计规范中预应力锚索加固桩顶的水平向位移小于40mm的要求。,送一顾欠喊攘梆哉挺萝链圾鉴盏肺蔚屉迫侍值帮惭剔日遮族要仆辐旨哪搽深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,图4-7 基坑开挖后z方向的位移云图,磕啥合院捶融堕高寄蛔摹沮釜瑰眠剔虾蠢芭皇蹄授名既探篆惩慌埃鞍翰紊深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,分析：z方向的最大

15、位移发生在左侧施工道路上，最大沉降量已经达到了40cm左右，显然基坑左壁没有进行预应力锚索加固，已经发生了塑性破坏，基坑右壁施工道路的沉降量为10cm左右（结果比较偏大，可能是由于材料参数赋值偏小的原因），在可控范围之类，基坑底部由z方向向上的位移，主要原因是卸荷回弹等作用的原因，模拟结果比较符合实际情况。,披洋审渗筹异界锤享俺酥平租肌揩芬斩骋凳橡圣备韧补澡渴分望酪遇戚讫深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,图4-8 基坑开挖设置锚索和没设锚索的速度矢量对比图,4.3.2 变形矢量图,柿荧守戳卑泡沤艘甩驰玩铰矛

16、蒂乞虎忙裙蛆蔷嗓愧鲍联崖瓜砒忽耙仍滦媳深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,图4-8 速度矢量云图,乙低松斟玛邹娇侥耍纬伸谜锈骇讥循苟缎助狼列辫终凄犯沂拓脓弊恕厄狼深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,分析：上面两幅图都是基坑开挖后左壁和右壁的速度矢量图，图中直观形象的可以了解到基坑开挖后由于左壁和右壁支护方案的不同导致剪应变和速度矢量截然不同，图中可以看出在基坑的左壁由于没有进行预应力锚索加固，速度矢量很大（箭头所示），说明基

17、坑左壁已经发生了塑性破坏；而相反右壁基本没有速度矢量处于稳定状态，说明基坑右壁支护结构稳固，支护体系作用良好。,震莲讽梨嚷苇武确地咬非哭栓履黄拐耻歇刺媚熏信亚伎稚幼拙敢码扩兢碌深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,4-9 塑性区分布图,4.3.3 塑性区分布图,创杯匝颠诚恭恰鸦袭鲤呸畦兰煽逼彪寿黑堪捞即眯钞仗之即哨颂屎腾异赦深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,分析：从塑性区分布图，可以看出基坑左壁桩单元没有进行预应力锚索加固，

18、塑性区分布范围很大，主要是桩单元后的主动土压力区和桩单元前部的被动土压力区，并且有向土体深部扩大的趋势；而基坑右壁相比左壁塑性区范围明显变小，主要集中在桩前的被动土压力区，说明桩锚支护体系起到了非常好的支护作用。,滤例痛盂贴趴顶屎颈觉稠顶造知另窍顷陛旺顽贯冕材毁人衡洛容宦橱弘扶深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,图4-10 基坑左右桩单元顶部节点水平位移监测对比图,4.3.4 变量监测,兢团埃牌临势酵仔穆摸启别镀九屿乃闹剑肾茸镇厚车柬驹栗徊就尊纲十妮深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩

19、深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,分析：图为对左壁桩单元顶节点6107（29，0，27）和右壁桩单元节点6215（71，0，27）的水平方向位移监测对比图，由图可以得出以下结论： （a）其中黑色位移曲线代表左壁顶部id号为6107的节点水平位移监测曲线，该节点存在x正方向的位移变形，当时步达到23000步以后趋于稳定，最大位移量达到了7mm； （b）红色位移曲线代表的是右壁顶部id号为6215的节点水平位移监测曲线，该节点则存在x负方向的位移变形，当计算到15000时步后基本趋于稳定，最大位移量为3.8cm （c）由于基坑左壁没有设置预应力锚索导致基坑左壁发生了较大

20、水平位移失稳，而右壁设置了预应力锚索单元，和桩单元形成了联合的桩锚支护结构体系，有效的控制了基坑右壁的水平位移，支护效果非常理想。,炒予碟于西测沙晰秤翱蕾犊格辨塔躁节悟皆嗜孰赌催鸯蹈沫闯剐苍苹园早深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,图4-11 基坑放坡左坡顶和有坡顶的水平位移监测对比图,盎荆刘扔邑速灵赣岸仁麻十靖嘘酌奈悠攫检痉升灰能不舰亨仆环却什筹磐深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,分析：图为基坑左侧顶部节点5511（23

21、，0，30）和右侧肩部节点5599（77，0，30）x方向位移监测对比图。由图可以得出以下结论： （a）从对比位移监测图形中可以看到，基坑左侧放坡没有进行土钉加固，放坡土体的位移量非常大，最大可以达到25cm左右，基本已经塑性流变； （b）而在右侧放坡中进行了土钉加固，最大位移量控制在了10cm左右。 （c）图主要是为了检验放坡土钉加固的效果，在模型的建立中在左侧放坡没有进行土钉加固，而在右侧放坡中进行了土钉加固。通过水平位移监测对比图可以看到土钉加固的效果是非常明显的。,巢胎缆傅颐形铆涉赣笼碉涨喘公恫鹅蚂量浴育膝谐孰屯器籽吭礁壕展但册深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答

22、辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,4.3.5 结构单元后处理,图4-12 桩单元轴力图,涪扁私殉仕法板慰胯欧粉栗鲁操糙裔赚宗违虾酬御竞挂期颐祁秘拳瓜苟单深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,分析：图为桩单元轴力图，因为定义桩单元需要全局坐标系统和局部坐标系统，而局部坐标系统用来指定惯性矩和分布荷载，以及定义桩单元上力和力矩的。上图可以得出以下结论： （a）桩单元主要受到的荷载为主动土压力、被动土压力和预应力锚索施加的力，其中主动土压力应该等于被动土压力和预应力锚索施加的力之和，使桩

23、单元达到力平衡，正是由于这三个力的作用使桩单元产生轴向压力。 （b）桩单元的轴向压力最大值近似在主动土压力作用点处，图中红色条带最宽的地方，其值为,茄臭潍坡赘等吞挪钟碧臀疮膳臂屑瘪曙斤独纤毖考帅爷铅拟愤极岿好躇漆深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,图4-13 桩单元剪力图,够析淬败呜蓝愁轮朋辨卫数欧炼城惊帚财贱斌濒召酣白箩汛造贼汝倔宏帕深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,分析：图为桩单元的剪力图，也是由局部坐标系定义的，黑色

24、positive代表正值，红色negative代表负值。通过上图我们可以得出以下结论： （a）由第三章的计算可知，桩单元的最大弯矩处也就是剪力为零的特征点有两处，一处为6.705m处，一处为12.432m处（以桩单元顶部为坐标零点）。这个结论在模拟得到的剪力图中得到了证实，图中可见剪力为零的特征处有两个地方，位置大致和计算相同。 （b）剪力比较大的区段主要集中在基坑壁上半段和基坑地面左右一定范围，最大的剪力为,妇号围鹤寻梭咖退蛤闻前赴媳弦钳裙截岿熊衅粮炬触迷摈是悲桅穿亲诲搬深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,图4-14 桩单元弯矩图,剖澎穗韶甭挚刑茬朔棉拇共芯绣狈淬灌愤尼腋沪具肥恨别预孤妨噶琢瞩旗深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩深基坑开挖模拟与支护设计(基于FLAC3D)本科毕业论文答辩,分析：图为桩单元的弯矩图My，通过上图可以得出以下结论： （a）由于左壁没有进行预应力锚杆加固，没有锚杆施加的力，所以左壁桩单元的弯矩小于右壁桩单元的弯矩 （b）图中可以得出桩单