復合型土釘黃土基坑數值分析

程聯偉

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司,北京102600)

0 前 言

本文以西安某深基坑支護工程為背景,結合FLAC3D有限差分軟件,建立了空間三維有限差分分析模型,對預應力錨索復合土釘支護結構施工進行了三維動態(tài)數值模擬,分析總結了在基坑分步開挖過程中,深基坑側壁土壓力與變形;支護結構的受力分布、水平位移;地表面的沉降;坑底的隆起空間分布情況及變化規(guī)律。

1 工程概況

擬建工程建筑面積約為87 000 m2,基坑開挖深度為-16.8 m。根據鉆探揭露,場地地層在地基設計影響范圍內分為6層:第1層為填土(Q4ml);第2層為黃土(Q3eol);第3層為黃土(Q2eol);第4層為古土壤(Q3el);第5層為粉質粘土(Q2al);第6層為粉質粘土(Q2al)。各土層物理力學性質見表1。在勘察期間,實測場地地下水穩(wěn)定水位埋深7.30 m～9.80 m,屬潛水類型。

2 建立計算模型及計算分析

2.1 建立計算模型

依據Duncan與Goodman建議邊坡的計算范圍取邊坡坡腳以下邊坡高度H深、坡腳左右水平2H～3H的范圍。本文采用70 m×3.75 m×33.6 m的計算模型;土釘、錨索單元采用FLAC3D中的錨索結構單元,土釘及錨桿設計參數見表2;混凝土面層采用FLAC3D中的殼單元來模擬,用戶可以根據計算的精確程度定義三角形單元的大小、殼結構單元的厚度、材料屬性以及殼結構與土體之間的作用方式。通過對不同位置上的節(jié)點設置監(jiān)測歷史記錄,可以得到作用于噴射混凝土面層的土壓力變化過程;腰梁采用FLAC3D中的梁結構單元進行模擬。

表1 土層物理力學指標

表2 土釘與錨桿的設計參數

2.2 基坑開挖施工過程模擬

本文采用FLAC3D軟件對基坑開挖施工過程的模擬采用以下步驟:①基坑第一步開挖,設置第1排土釘,設置坑壁噴護面層,進行模型平衡計算?！?br>