文档介绍：基于FLAC3D桩―锚支护结构参数敏感性分析
摘要:该文以锦州石化公司新建柴油罐基坑工程为研究对象,利用大型有限差分软件FLAC3D对影响基坑开挖的桩锚支护结构敏感性参数进行了数值仿真分析,得出了桩锚支护敏感性参数对基坑变形的影响规律,并对重要参数进行了讨论,为今后类似工程提供了参考。
关键词:桩锚支护参数敏感性分析数值分析 FLAC3D
中图分类号:TU753 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)05(a)-0110-04
随着中国社会的高速发展,基坑工程开挖量也逐渐增加,基坑支护的难度也越来越大。对于已定性分析出采用桩-锚支护结构的基坑支护工程来说,迫切需要如何定量的确定出桩-锚支护结构具体的最佳参数量值。该文以锦州石化公司新建柴油罐基坑支护工程为研究对象,基于大型有限差分软件FLAC3D对影响基坑开挖的桩锚支护结构敏感性参数进行数值仿真分析[3-4],进而定性得出桩间距、桩的规格(桩径)、桩间土体刚度、及锚索(杆)间距等敏感性因素对控制基坑变形的发展趋势,进一步完善优化定性做出的基坑支护方案,对于其他类似基坑支护工程提供一定的参考价值。
1 工程概况
该工程建筑场地位于锦州石化公司厂内西侧,场地因山体走势总体呈现东侧高,西侧低,~ m, m。地貌单元为丘陵地貌,成因以残坡积为主。锦州市位于中纬度地带,属于温带季风型气候,常年温差较大,全年平均气温8~9
℃,年平均降水量540~640 mm,无霜期达180 d。通过野外钻探揭露,地层主要为填土、粉土、粉质粘土,中砂、砾岩等组成,具体土层特性分布情况详见表1所示。
地下水主要赋存于回填层中,地下水按埋藏条件属上层滞水,隔水底板为粉质粘土;下部中砂亦含少量地下水。地下水主要受大气降水补给的,~ m,~ m;~ m,~ m。采取水样进行室内水质分析试验知,判定该地下水类型为HCO3--SO42--Ca2+-Mg2+,对钢筋混凝土结构没有腐蚀性。
2 数值试验分析
基于FLAC3D平台建立计算模型及模型参数如下:
仿真计算模型考虑到基坑支护近似于对称结构,计算范围取为整体工程四分之一,模型为均匀土体材料。按照类似基坑计算得知,基坑开挖的影响范围一般为开挖深度的2~3倍,则深度方向考虑50 m,故三维模型尺寸大小为200 m×200 m×50 m(长×宽×高)。仿真材料本构关系取为弹塑性模型,采用Mohr-Coulomb屈服破坏准则。三维模型四周取对称约束,即分别限制模型6个边界面中的5个固定面,即位移为零,顶部设置为自由面。土体外部不施加任何力,依靠土体自身重力,不考虑地下水的影响。根据地质勘察报告,土体物理力学参数如表2所示。在基坑开挖过用NULL结构单元来模拟,用Pile结构单元来模拟桩,用Cable结构单元来模拟锚杆和锚索。三维有限元差分模型如图1~图2所示。
3 桩-锚支护结构影响因素分析
排桩的间距分析
在排桩-锚复合支护结构设计时,前后排桩排距是一个非常重要的影响因素之一。因排桩排距大小直接改变排桩承受土压力大小,是否共同参与挡土作用。分析排桩-锚