文档介绍：矿山工程基坑支护结构分析
关键词
：预应力；矿山工程；基坑支护结构；有限元分析
在一些大型的土木工程中常常需要进行比较深的土方开挖，基坑就是开挖面内从地面到开挖面底所处形成的空间，随着工程施工进度的推进，基坑埋深也不断增加，从而导致深周围土体产生剪切位移。利用公式1计算锚杆总位移。（1）公式中0s表示杆体截面积，0l表示自由段长度，ed表示锚固段位移，0e表示杆体的弹性模量。随着基坑工程进度的推进，基坑土体的压力逐渐增大，进而导致锚杆的拉拔力增大，锚杆逐渐变形，且越来越明显，当锚固体与砂浆之间的粘结力抵抗不了压力时，锚杆被整体拉出，基坑支护结构被破坏。
基于上述计算结果和分析结论，建立基坑本构分析模型，由于基坑的矿山工程地质情况比较复杂，为了简化建立过程，在模拟过程中对基坑做出基本的假定。具体内容为：将在模型建立过程中，将基坑边坡的支护结构分析问题看作平面应变的问题；水文环境对模拟过程不产生任何影响；模拟过程中不考虑喷砼层的情况，更好地体现出预应力对基坑的作用；在锚索周围岩石体不发生位移的情况下，并满足其变形相容条件；将钢筋、浆体等土体视为理想弹性体。在上述设定条件下，构建理想分析模型，在模拟过程中用到的参数来源为工程勘察报告提供的土体物理及力学参数，其中泊松比和杨氏模量两个参数由技术人员的以往经验确定。但是在建立模型和分析时，更多的是使用基坑支护结构的切变模量和体积模量。上述中泊松比、杨氏模量与切变模量、体积模量的关系为：（2）公式中eq表示切边模量，ev表示体积模量，ϕ表示泊松比，ey表示杨氏模量。在分析模型中，将基坑支护结构看做实体单元，考虑到在闭锁效应的影响下，建立的模型与实际情况存在一定差距。因此，结构中连续墙和围护桩采用板单元模拟，锚杆的自由段采用点对点弹簧单元模拟，锚杆的固定段则采用土工格栅模拟。在实际结构中，各个主体在变形过程中可能会发生错动，在模型中使用界面单元模拟。界面单元强度与周边土体强度通过以下方程建立联系：（3）公式中0z表示界面强度折减因子，；0ω表示界面变形角度，sω表示周边土体变形角度，0c表示界面强度，sc表示周边土体强度。在已知各模拟参数以及参数之间的关系基础上，即可构建土体本构分析模型，实现工程数值模型和本体模型模拟，得到基坑支护结构数值结果，以此分析矿山工程支护结构。
2基于预应力的矿山工程基坑支护结构分析实验研究
为了更好地分析矿山工程基坑支护结构分析方法的实际水平，选择某地深基坑工程作为实验案例，设计多项对比实验，为准确、客观地评价工程场地岩土物理学性质，实验过程中设计统一的地层设计参数。基坑各地层设计参数如表1所示。基坑最大深度为60米，根据实际勘查情况，实验中考虑20kpa的超载。在上述试验参数下进行实验验证。
矿山工程基坑开挖会对周围建筑物造成影响，周围堆积物、建筑物等地面超载会给支护结构的工作特性造成影响，在分析精度实验分析中，设置不同的地面超载，计算分析方法的分析数值精度。实验结果如表2所示。通过表2中数据可以看出，传统的基坑支护结构分析方法1和方法2分析数值较高，说明其精度较低，相比之下，提出的基坑支护结构分析方法数值较低，说明其分析精度高。由此可知，提出的基于预应力的矿山工