深基坑复合支护结构均匀设计数值模拟试验初步研究

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某深基坑双排桩支护结构的数值模拟研究

内力类型前排桩后排桩
荆州市某基坑平面大致呈矩形布置的基坑工程，整个基坑东西方向长８８ｍ．南北方向宽５４ｍ，面积约４７００ＩＩｆ。该工程地面以上拟建３层．高度１４．８ｍ，建筑面积３９７６．６ＩＩｆ，地下室拟建２层，建筑面积２７８４，开挖深度７．４～９．１ｍ，结构形式为框架结构．最大柱网８．Ｏｍｘｌ１．Ｏｍ，最大中柱荷重５２００ｋＮ，最大边柱荷
ｊ５０５００１５００１５００＋Ｉ５０５ｏｏ．１）１。５ｏ５ｏ５０５０５０５ｏ５０５０５０５０基坑
外力及土体变形，通过实际工程的验证，双排桩结构的侧向刚度较大，在保证安全的前提下能较好的控制基坑的侧向变形，其常见的分布情况如图ｌ所示。
梁将两排桩连接起来．形成稳定的空间结构，能够抵御较大的
工程已建的地下室作为支护结构，其余三面新增钻孔灌注桩作为支护结构，水泥土墙作为隔水帷幕。本文仅分析和计算基坑
双排桩支护段ｆ长度２８ｍ１，基坑开挖深度为７．４ｍ，桩径为８００ｍｍ，桩长为１５ｍ，桩距为１．２ｍ，排间距为３．０ｍ，冠梁、连梁截面均为１．ＯｍｘＯ．６ｍ，支护简图如图２所示。

基于数值模拟深基坑支护参数优化研究

基于数值模拟深基坑支护参数优化研究随着城市化进程的不断推进，城市建筑的高楼大厦和地下基础设施越来越多，因此深基坑支护技术也在不断地发展和完善，成为城市建设中极其重要的一部分。

针对深基坑支护技术，本文就基于数值模拟的方法，对深基坑支护参数进行研究和优化，以提高深基坑支护的稳定性、安全性和经济性。

一、问题描述深基坑支护参数是指在进行深基坑工程时所采用的各种支护措施和材料。

不同的支护措施和材料对于深基坑的稳定性、安全性和经济性都有着不同的影响。

因此，在进行深基坑工程时，需要选取合适的支护参数，以最大限度地保证深基坑的稳定性和安全性，同时也要尽可能地降低成本，提高经济性。

本文即是要研究和优化深基坑的支护参数，以实现上述目标。

二、数值模拟方法数值模拟方法是目前研究深基坑支护参数的一种常用方法。

数值模拟方法是基于计算机数值计算技术，对深基坑支护中的各种参数进行模拟和计算，以得出不同参数对深基坑稳定性、安全性和经济性的影响。

数值模拟方法可以通过数学模型来描述地基和结构行为，并基于数学公式计算各参数的作用。

此外，数值模拟方法还可以通过有限元分析（FEA）、计算流体力学（CFD）等技术手段来模拟和分析深基坑中各种复杂的工程问题。

采用数值模拟方法进行深基坑支护参数研究和优化，可以大大提高研究的有效性和精度。

三、支护参数研究和优化1. 支护结构类型的选择支护结构类型是指深基坑支护时所采用的各种支护体系，主要包括桩墙结构、折板结构、桁架结构等。

在深基坑支护中，支护结构类型的选择与深度、斜度、土质等因素有关。

选择合适的支护结构类型可以提高深基坑的稳定性和安全性。

2. 基坑加固材料的选择基坑加固材料是指深基坑支护时所选用的各种材料，包括钢材、混凝土、高强度玻璃钢、聚合物等。

不同的材料具有不同的强度和刚度特性，对于深基坑的支撑和增强有不同的作用。

选择合适的材料可以提高支护结构的稳定性和安全性。

3. 土方支撑材料的选择四、总结本文基于数值模拟方法，对深基坑支护参数进行了研究和优化。

基于数值模拟深基坑支护参数优化研究

基于数值模拟深基坑支护参数优化研究引言深基坑是城市建设中常见的工程结构，其施工过程中存在诸多风险和挑战。

为了确保深基坑的施工安全和工程质量，合理的支护措施和参数优化至关重要。

本文将以数值模拟为工具，探讨深基坑支护参数优化的研究，为深基坑工程的施工提供理论参考和技术支持。

一、深基坑支护参数优化的研究背景深基坑的支护工程是一个复杂的系统工程，其施工过程中面临着多种地质力学和土力学问题。

为了确保深基坑的稳定和安全，工程师需要对支护材料、支护结构和施工参数进行科学的优化和设计。

目前，深基坑支护参数优化的研究工作主要基于实际施工经验和小型试验结果，缺乏系统性的理论研究和科学的数值分析。

建立数值模拟模型，对深基坑支护参数进行优化研究具有重要的理论和实践价值。

二、深基坑支护数值模拟模型的建立1. 地质和土力学参数的获取在建立深基坑支护数值模拟模型之前，首先需要获取深基坑周围地质和土力学参数。

这些参数包括地层岩土的性质、强度参数、应力状态、水文地质条件等。

通过现场勘察和实验室试验，可以获取到这些参数的具体数值。

2. 数值模拟软件的选择在进行深基坑支护数值模拟时，需选择适当的数值模拟软件。

常用的软件包括FLAC、PLAXIS、ABAQUS等。

这些软件均可以进行地下结构的力学行为分析，选择合适的软件对深基坑支护数值模拟模型的建立起着至关重要的作用。

基于获取的地质和土力学参数，利用选定的数值模拟软件，对深基坑支护数值模拟模型进行建立。

模型包括地层岩土的结构、深基坑支护结构、施工工况和荷载情况等。

考虑地下水的影响，建立三维地下结构模型。

1. 支护结构稳定性分析利用建立的深基坑支护数值模拟模型进行稳定性分析，评估支护结构在荷载作用下的变形和破坏情况。

通过分析支护结构的强度和刚度，优化支护结构参数，提高支护结构的稳定性。

2. 水土作用分析深基坑周围地下水的作用对深基坑支护结构会产生重要影响。

利用数值模拟分析方法，研究地下水对支护结构的渗流、渗透和土体侵蚀情况，评估地下水对支护结构的影响，优化支护结构的防水措施。

深基坑复合支护技术三维数值模拟研究_杨生彬

经综合分析, 本工程选择土钉墙与桩锚相结合的复合支护型式, 支护参数见图 1 。
2010 年第 37卷第 11 期
探矿工程 ( 岩土钻掘工程 )
10 - 1
33
屈服强度 150 kN, 法向刚度为 1 ∀ 10 N m 、切向刚度为 1 ∀ 10 N m , 面层弹性模量为 25. 5 GP a , 泊松比 0 . 2 ; 两道预应力锚索为 7 5( 1860 级 ) 高强
图 3 土钉墙水平位移等值线图
34
探矿工程 ( 岩土钻掘工程 ) 同时土钉的受力分布呈现中部大、两端小的典
2010年第 37 卷第 11期
型应力分布状态 , 说明其受力是均匀的, 见图 4 。
图 5 桩身弯矩分布图图 4 土钉受力分布状态
2 . 3 . 2 桩锚支护分析土钉墙施工完成后, 桩锚支护的工序为先打设护坡桩 , 然后土体开挖至第一道锚索位置 , 设置第一道锚索 , 施加预应力后再开挖至第二道锚索位置, 设置第二道锚索, 施加预应力 , 然后开挖至基底。在数值模拟中, 通过位移监测来实现以上过程 , 在进行下一步开挖时已有支护体及基坑的变形已基本趋于稳定。根据位移监测数据, 开挖及支护完成后, 坡顶水平位移最大值为 14 . 6 mm, 桩顶水平位移最大值为 9 . 1 mm, 地面及基底竖向位移均在 10 mm 以内 , 基坑整体变形量微小。从图 5 所示的桩身弯矩分布图可以看出 , 桩身最大弯矩基本位于桩身中部 , 最大弯矩为 362 . 2 kN m; 在设置第二道锚索的部位出现了弯矩凹点 , 桩身反弯点出现在桩身的 3 /4 处 ( 约 12 . 9 m 位置 ), 在此处桩身的弯矩由正弯矩转变为负弯矩 , 最大负弯矩为 - 63. 1 kN m。将模拟结果与实测值对比发现, 桩身弯矩沿深度的分布和变化趋势上, 模拟值与实测值基本吻合。锚索受力显示, 随着开挖深度的增加 , 锚索轴向拉力在逐渐增加 , 但增加到一定程度后基本趋于稳定 , 说明在开挖卸荷时 , 支护抗力主要由锚索提供 , 通过锚索与土体之间的粘结力将力传递到土体深部 , 锚索轴向拉力逐渐增加到最大值 , 第一道锚索最大拉力为 560 kN, 第二道锚索最大拉力为 903 kN, 这也正体现了施加预应力的作用所在。此后 , 随着桩体的侧向抗弯性能的发挥, 与锚索作为一个支护

深基坑综合支护结构的数值模拟分析与优化设计的开题报告

深基坑综合支护结构的数值模拟分析与优化设计的开题报告一、研究背景与意义随着城市化进程的加快，高层建筑、地下空间、交通隧道等工程在城市建设中越来越广泛地应用，而由于施工条件、土层稳定性等因素的限制，这些工程中普遍采用深基坑结构实现土方支撑与建筑物基础的施工。

因此，深基坑支护结构的稳定性与安全性对工程的整体安全性至关重要，具有重要的现实意义。

深基坑支护结构的设计与施工不仅需要满足工程建设的需求，同时需要考虑现有施工技术、工程质量、土体力学参数等多个因素，具有一定的复杂性和不确定性。

因而，采用数值模拟方法对深基坑支护结构进行合理优化设计、预测结构的受力变形等问题具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、研究内容本研究的主要研究内容包括以下方面：1. 建立深基坑支护模型：选取典型的深基坑工程为研究对象，根据现场勘探数据与实测资料，建立合适的机械模型和土体模型，模拟深基坑支护结构在不同施工阶段所受到的荷载及土体响应。

2. 分析支护结构的变形特征：通过数值模拟分析深基坑支护结构在不同施工阶段的变形特征，如土壤沉降、深基坑顶部沉降、支护钢支撑内力等。

3. 优化支护结构设计方案：基于上述分析结果，提出深基坑支护结构的优化设计方案，如支护结构参数的优化调整、支护方式的优化选择等。

4. 建立支护结构的数值模型：利用数值模拟求解软件对优化后的支护结构进行数值模拟，预测结构的逐步开挖过程中的变形规律和支撑结构的合理布置。

5. 分析数值模拟结果的可行性：根据数值模拟结果，分析优化设计结果的有效性、其与实际工程实测数据之间的差异，并探讨深基坑支撑结构优化设计的实际应用效果和经济效益。

三、研究方法本研究采用的研究方法主要包括以下几种：1. 基于工程实测资料建立基坑支撑模型：根据深基坑工程的实测资料，建立相应的模型，并对其参数进行反演优化。

2. 数值模拟分析：采用FLAC3D等数值模拟软件，将支撑结构和土体作为一个整体进行模拟分析，预测其变形规律、内力分布等。

深基坑支护设计及稳定性数值模拟分析共3篇

深基坑支护设计及稳定性数值模拟分析共3篇深基坑支护设计及稳定性数值模拟分析1深基坑支护设计及稳定性数值模拟分析一、设计思路在建筑施工过程中，深基坑的支护是公认的难点和重点。

基坑支护需要充分考虑基坑深度、土体类型、周边环境、地下水位等因素。

采用合理的支护方案和结构，能够有效保证基坑的稳定和安全性。

对于深基坑的支护，常用的方式包括混凝土支撑、拱形支撑、钢支撑、罐式、双层挡墙和组合式支撑等。

不同的支护方式适用于不同的土体类型和基坑深度。

例如，混凝土支撑适用于基坑深度较浅的稳定土体，而双层挡墙则适用于基坑深度较深并有较大振动的土体。

二、支护设计1.基坑参数深基坑支护的设计应考虑基坑的尺寸、形状、深度等参数，这些参数对于支护方案的设计具有至关重要的作用。

2. 土体类型不同的土体类型对于基坑的支护设计也有影响。

基坑所处的土体类型可以分为岩土、砾石、沙土、粘土等。

在不同的土体类型中，需要考虑土体的力学性质和力学特性，并制定相应的支护措施。

3. 基坑深度基坑深度是支护设计中的重要参数，对于选择合适的支护方式和方案具有至关重要的作用。

对深基坑的支护，需要结合基坑深度进行有目的的设计。

根据深度，可以决定具体支护方案和结构形式。

三、数值模拟分析在进行深基坑支护设计时，可以使用数值模拟方法进行支护方案的优化和验证。

数值模拟能够模拟多种土体力学性质和变形规律，可以用来评估深基坑支护的稳定性和安全性。

将有限元方法应用到基坑支护的数值模型中，可以得到较为精确的支护应力和变形等信息。

根据模型计算结果，可以优化支护方式和结构形式，从而更好地协调各项设计规范和安全要求，提高基坑支护的安全性和可靠性。

四、结论深基坑支护设计及稳定性数值模拟分析是一项复杂的工作，需要充分考虑各种因素，制定合理的支护方案。

数值模拟分析在设计中的应用，可以检查和验证支护方案的可行性和有效性。

基于此，我们可以不断完善并提高深基坑支护设计的水平，促进深基坑施工的更加安全和有序。

深基坑支护结构数值模拟

第11卷第8期中国水运V ol.11N o.82011年8月Chi na W at er Trans port A ugus t 2011收稿日期：6作者简介：顾凤祥，男（5），江苏省地质矿产局第四地质大队高级工程师，主要从事岩土工程勘察和设计工作。

深基坑支护结构数值模拟顾凤祥1，阎怀瑞1，阎长虹2，许宝田2（1江苏省地质矿产局第四地质大队，江苏苏州215008；2南京大学地球科学与工程学院，江苏南京210093）摘要：文中以苏州招银大厦深基坑工程为例，运用Plaxis 软件进行数值模拟计算，得到桩身和外侧土体变形特征及支护结构的内力分布，对工程设计和信息化施工的实施具有实际意义。

关键词：深基坑；支护结构；数值模拟中图分类号：P315.9文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）08-0099-02一、工程概况目前对于基坑支护结构和被加固土体等的联合作用机理以及支护对基坑边坡土体位移和应力的影响还缺乏较深入的认识，采用数值模拟的方法对其进行研究分析，对基坑的支护设计具有较大的指导意义。

招商银行股份有限公司苏州分行拟在苏州工业园区万盛街东、旺墩路北、中央河南侧建招商银行大厦。

拟建招商银行大厦由主楼及裙房、地下车库组成。

其中主楼为地上20层、下设2层地下室，框架—剪力墙结构，总高度85m ，地下室底板标高-0.35m (一层)、-4.35m （二层），9.60×10.00m ，地下室底板标高-1.35m (一层)、-4.35m （二层）。

设计基坑开挖深度为10m ，基坑侧壁安全等级二级。

场地典型地段地层由上而下厚度及相关参数情况见表1。

基坑工程的支护结构形式拟采用排桩（钻孔灌注桩）+内支撑支护方案，初步设计桩长L=22.0m ，桩径D=800mm ，桩中心间距1.0m ，桩顶采用冠梁连接，距桩顶2.2m 处设置钢筋混凝土内支撑梁，桩外侧采用三轴水泥土搅拌桩止水帷幕。

表1各土层相关参数参数地层厚度m 容重k N/m 3弹性模量MPa 泊松比内聚力kPa 内摩擦角°①素填土 2.218.034.30.3518.010.0②粘土 1.419.749.10.3534.59.7③粘土 1.519.6118.30.3531.411.7④粉质粘土 2.419.3113.90.3015.220.4⑤粉质粘土 2.819.356.80.3224.511.4⑥粉质粘土 4.019.192.00.3329.815.5⑦粉质粘土 6.619.263.40.3523.116.3⑧粘土 3.620.275.70.3115.215.2⑨粉质粘土8.019.277.60.3227.516.6二、数值模拟本文采用Plaxis 有限元软件对该基坑进行数值模拟计算。

深基坑超前钢管桩复合预应力锚杆支护数值模拟研究

深基坑超前钢管桩复合预应力锚杆支护数值模拟研究一、前言随着我国经济的快速发展，城市建设日新月异，高层建筑、地下工程等建筑工程在城市中占据越来越重要的地位。

然而这些建筑工程的建设过程中，基坑工程的安全问题一直是困扰工程技术人员的一个难题。

基坑工程作为土木工程的重要组成部分，其安全性和稳定性直接关系到建筑物的质量和使用功能。

因此研究基坑工程的支护技术，提高基坑工程的安全性和稳定性具有重要意义。

深基坑工程是一种特殊的基坑工程，其特点是基坑深度较大，施工难度较高，支护结构复杂。

在深基坑工程中，钢管桩复合预应力锚杆支护作为一种常用的支护结构形式，因其良好的抗拉强度、刚度和抗变形能力，被广泛应用于深基坑工程的支护设计中。

然而由于深基坑工程的复杂性和不确定性，钢管桩复合预应力锚杆支护结构的性能和可靠性仍然存在一定的问题。

为了解决这些问题，本课题对深基坑超前钢管桩复合预应力锚杆支护结构进行了数值模拟研究。

通过对钢管桩复合预应力锚杆支护结构的数值模拟，可以更好地了解其受力特点、变形规律以及承载能力等方面的性能，为深基坑工程的设计和施工提供理论依据和技术支持。

本课题的研究方法主要包括有限元法、ABAQUS软件等。

通过对钢管桩复合预应力锚杆支护结构的数值模拟，可以对其在不同工况下的受力性能进行分析和评价，从而为优化钢管桩复合预应力锚杆支护结构的设计提供依据。

同时本课题还将对实际工程中的深基坑超前钢管桩复合预应力锚杆支护结构进行现场测试和实测数据采集，以验证数值模拟结果的准确性和可靠性。

1.1 研究背景和意义随着城市建设的不断发展，深基坑工程在各个领域得到了广泛应用。

深基坑工程具有施工周期长、安全风险高、技术要求严格等特点，因此对深基坑支护结构的设计和施工提出了更高的要求。

钢管桩复合预应力锚杆支护作为一种常用的深基坑支护结构，具有较高的承载能力和较好的抗震性能，但其在实际工程中的应用仍存在一定的问题，如钢管桩与土体之间的粘结强度不足、锚杆的抗拔力难以保证等。

基于数值模拟深基坑支护参数优化研究

基于数值模拟深基坑支护参数优化研究随着城市化进程的加速和土地资源的紧缺，深基坑工程在城市建设中得到广泛应用。

由于地下水、周围建筑物和地质条件的复杂性，深基坑工程往往面临着诸多挑战，如基坑支护设计不当导致的塌陷事故、地下水涌入等问题。

基于数值模拟对深基坑支护参数进行优化研究变得尤为重要。

目前，深基坑支护参数的优化研究主要基于数值模拟方法进行，该方法通过建立数学模型，模拟深基坑施工过程中受力、受力变化规律等情况，从而优化基坑支护参数。

本文将介绍深基坑支护参数优化研究的数值模拟方法，并探讨其在工程实践中的应用。

数值模拟深基坑支护参数优化研究的基本原理是建立合理的数学模型。

这一模型必须考虑到基坑的地质条件、周围建筑物的影响、地下水的情况等诸多因素，从而真实地模拟基坑施工过程中的受力情况。

一般来说，数值模拟需要建立一个三维空间内的有限元模型，利用适当的有限元分析软件，如ANSYS、ABAQUS等，对基坑的受力及变形进行仿真计算。

通过这一模型，我们可以获得基坑支护结构在不同参数设计下的受力情况和变形情况，从而为支护参数的优化提供理论依据。

在建立数学模型的基础上，数值模拟深基坑支护参数的优化研究需要进行参数设计与改进。

在实际工程中，不同的基坑支护方案往往会涉及到不同的参数，如支撑桩的间距、深度，嵌岩深度等。

通过对这些参数进行调整与改进，可以使得基坑支护结构在施工过程中受力更加均匀、承载力更大、变形更小。

为此，在数值模拟中，我们需要将这些参数进行系统性地变化，分析每一组参数对基坑支护结构的影响，从而找到最优的设计方案。

除了从力学角度出发进行参数优化研究，数值模拟深基坑支护参数优化研究还需要考虑地下水、土体变形等多种因素。

在实际工程中，地下水的涌入往往是导致基坑工程问题的关键原因之一。

我们需要通过数值模拟，模拟地下水涌入时对基坑支护结构的影响，分析不同支护参数对地下水涌入的抵抗能力。

土体变形也是基坑工程中的重要问题，因此我们还需要对支护参数的变形情况进行研究，找到最佳设计方案。

深基坑开挖及支护数值模拟基本过程研究

深基坑开挖及支护数值模拟基本过程研究摘要:介绍三维连续介质有限元法模拟建筑基坑开挖和支护的基本过程,用具体算例模拟此过程,并将数值模拟计算结果与现场实测数据进行对比分析,得出围护结构水平位移的空间分布规律、基坑坑底回弹规律、基坑边坡土体水平位移变化规律。

这些规律为实际工程提供了理论依据和指导,有助于提高深基坑的设计水平和安全性。

关键词:深基坑开挖及支护三维连续介质有限元法数值模拟基坑工程是由支撑、挡墙和土体相互作用而形成的复杂结构体系,要精确地分析其受力状态是比较困难的。

近年来,随着计算机的普及,数值计算方法发展迅速。

有限元法能有效地计入基坑施工过程中的各种因素的影响,能较好的反应实际施工过程,在基坑分析中使用越来越广泛。

在进行有限元分析时,基坑有限元模型大致可分为三种:弹性地基杆系有限元法、弹性地基薄板有限元法、连续介质有限元法。

三维连续介质有限元模型较其他模型完善,能较好的反映各种复杂因素的影响,已经在实际工程中得到了广泛应用。

1 连续介质有限元法深基坑开挖及支护基本过程模拟1.1 土的模型的选取(1)土的本构关系是有限元分析的核心。

目前深基坑工程中常用的土的模型有弹性的、弹塑性、粘弹性、粘弹塑性等模型(2)对于墙体、支撑和锚杆,在控制墙体水平位移的条件下,可以认为三者均在线弹性范围内工作。

3)初始状态的确定。

按照基坑未开挖之前的工程实际情况,模拟加载计算一次所得到的应力场作为初始应力场。

(3)边界条件及计算范围。

3维分析时,如为长方形或正方形基坑,可取1/4作为研究对象,设置边界条件,边界设置的范围为基坑开挖影响宽度为开挖深度的3～4倍,影响深度为2～4倍开挖深度。

(4)单元划分及选取。

3维有限元分析中,可将土体划分空间8节点或20节点等参元,墙体可划分为空间8节点或20节点等参元,也可划分为梁单元。

1.2 深基坑工程3维有限元分析1.2.1 结构离散化在有限元分析中,土体模型采用修正D-P模型、D-P帽盖模型、剑桥模型。

基于数值模拟的深基坑支护设计

(3) 由于连梁的作用，支护桩水平位移随着桩体嵌固深度的增大而逐渐减小，这是因为桩底端嵌入到底部土体当中，土体对桩体的水平位移起到了一定的约束作用。在实际的工程施工当中应当加强对桩体的水平位移变化的监测。
参考文献：
[1] 刘国彬，王卫东.基坑工程手册[M].北京：中国建设工业出版社,2009:445-450. [2] 刁桂桓.深基坑支护工程安全专项施工方案的编制方法及配套软件开发[D].南昌：南昌大学,2009:35-37. [3] 王利民，曾马茹，陈耀光.深基坑工程周围建筑及围护结构的监测分析[J].建筑科学,2000,16(2)： 15-24. [4] 赵志俊.基坑开挖对临近建筑变形影响数值模拟分析[D].合肥:合肥工业大学,2010:43-46. [5] 高尔新，周中一，申金生.深基坑复合支护结构均匀设计数值模拟实验初步研究[J].工程建设与设计,2006(3):40-42.
第31卷第2期 2021年6月
洛阳理工学院学报(自然科学版) Journal of Luoyang Institute of Science and Technology( Natural Science Edition)
Vol. 31 No. 2 Jun. 2021
基于数值模拟的深基坑支护设计
刘帅，李向群
(2) 综合性较强。基坑工程需要多个学科的专业知识，包含了岩土工程、结构工程、工程测量和有限元分析等。基坑工程从设计到完工需要多个步骤，这些工序之间联系紧密，若在整个施工当中有任何一个工序出现问题，都可能导致安全事故。
(3) 时空和环境效应显著。时空效应主要表现在，由于土体蠕变的特性，基坑开挖深度、面积等因素的不同，导致土体的稳定性和强度存在着差异，随着时间的推移变化更加明显。同时，基坑开挖深度不段加大，土体原有的受力平衡状态被打破，也会造成时空效应的出现。环境效应主要表现是，基坑开挖对周围建筑和地下管线会造成影响。因此，在基坑支护设计和施工中应把这些因素充分考虑在内。

深基坑工程开挖与支护结构空间数值模拟

铁
道
建
筑
ＲａｌｙＥｎｇｎｅｉｇｉｗａｉｅｒｎ
文章编号：０３１９（０１１ —０４０１０ —９５２１）１０８．４
深基坑工程开挖与支护结构空间数值模拟
孙海玲，天宝苏
（南城建学院，河河南平顶山４７３）６０６
则如下：土压力强度理论
风化土、风化岩地层，中上部回填土厚３ｍ，化土其风
厚３ｍ，化岩厚６ｍ。在开挖过程中，用竖向、风采横
向、向工字钢组成的支撑体系进行维护，中竖向支纵其
撑入岩深度为２０ｍ，准段基坑分四层进行开挖，．标开挖深度分别为１０ｍ，．１５ｍ和２０ｍ，挖总．１５ｍ，．．开深度为６ｍ，基坑宽度为１沿基坑深度方向自上而０ｍ；
摘要：用有限元软件ＭＩＡ／Ｔ运ＤＳＧＳ对某深基坑的开挖及支护体系进行数值模拟，对开挖过程中维护针结构、土体的变形规律以及深基坑支护结构的设计能否按二维问题处理进行了分析。结构表明：基坑外
地表的竖向沉降量呈双曲线分布，且随开挖深度的增加呈非线形增加；基坑土体的隆起量随开挖深度的
２工程概况
该工况的基坑采用明挖法施工，历回填土以及经
体的应力一应变关系就是弹塑性应力一应变关系。

深基坑桩锚支护结构的数值模拟及优化的开题报告

深基坑桩锚支护结构的数值模拟及优化的开题报告一、研究背景和意义随着城市化进程的不断推进，深基坑的施工需求越来越大。

深基坑施工过程中，由于土体自重、地震、地下水位等因素的影响，基坑的变形和滑移可能导致乃至严重威胁周围建筑的安全。

因此，在深基坑施工过程中，必须采取有效的支撑措施，保证基坑的稳定和周围建筑的安全。

深基坑桩锚支护结构是目前较为常用的一种支护方法，具有结构稳定、施工方便等优点。

但由于基坑施工条件的不同，结构参数的不同，深基坑桩锚支护结构的性能也存在差异，影响支护效果。

因此，对深基坑桩锚支护结构的数值模拟和优化研究具有重要的理论和实际意义。

通过数值模拟和优化，可以深入了解桩锚支护结构的受力性能、应力和变形规律，解决施工过程中的安全问题，推动深基坑的高效施工，提高土木工程施工质量，保障城市建设的安全。

二、研究目的本文旨在对深基坑桩锚支护结构进行数值模拟和优化研究，主要目的包括：1. 建立深基坑桩锚支护结构的三维数值模型，分析其受力性能、应力和变形规律，并进行数值模拟计算。

2. 对深基坑桩锚支护结构的结构参数进行优化，寻找最佳的参数组合，提高结构的抗震和稳定性能。

3. 探究深基坑桩锚支护结构在施工过程中的变形和滑移规律，提出技术措施，保证基坑施工的安全。

三、研究内容和步骤1. 研究内容（1）深基坑桩锚支护结构的工作原理及相关施工技术。

（2）深基坑桩锚支护结构的理论分析，建立数值计算模型。

（3）进行深基坑桩锚支护结构的数值模拟，分析受力性能、应力和变形规律。

（4）对深基坑桩锚支护结构的结构参数进行优化，寻找最佳的参数组合。

（5）探究深基坑桩锚支护结构在施工过程中的变形和滑移规律，并提出相应的技术措施。

2. 研究步骤（1）收集深基坑桩锚支护结构相关的施工技术资料，了解其工作原理。

（2）基于弹塑性有限元法，建立深基坑桩锚支护结构的数值计算模型，确定受力、应力和变形计算的方法。

（3）进行深基坑桩锚支护结构的数值模拟，分析其受力性能、应力和变形规律。

基于数值模拟深基坑支护参数优化研究

基于数值模拟深基坑支护参数优化研究随着城市建设的不断发展，深基坑的开挖与支护已经成为城市建设中的常见工程。

深基坑的开挖与支护涉及到复杂的地下结构和土体力学性质，因此在进行深基坑工程时需要对支护参数进行优化设计，以保证基坑的安全和稳定。

数值模拟技术的应用为深基坑的支护参数优化提供了新的途径。

本文将对基于数值模拟的深基坑支护参数优化进行研究，以探讨如何利用数值模拟技术来优化深基坑的支护参数。

一、深基坑支护参数优化的研究背景数值模拟技术由于其能够模拟复杂的土体结构相互作用和受力情况，因此被广泛应用于土木工程中。

基于数值模拟的深基坑支护参数优化设计无疑是一种新的研究思路。

通过数值模拟技术，可以对深基坑的土体和结构进行详尽的分析和计算，以寻找最优的支护参数设计方案，从而提高深基坑工程的安全性和经济性。

1. 土体力学参数模拟深基坑的支护设计中需要考虑土体的力学性质，包括土体的强度、压缩性和变形特性等。

利用数值模拟技术，可以对深基坑周围土体的力学参数进行模拟分析，以获得土体的力学性质分布情况。

基于这些模拟结果，可以对深基坑的支护参数进行优化设计，以适应不同地质条件下的深基坑工程。

2. 支护结构模拟3. 地下水模拟地下水对深基坑工程的稳定和安全性具有重要影响。

利用数值模拟技术，可以对地下水的流动和渗透特性进行模拟分析，以获得深基坑工程中地下水的作用情况。

然后，可以根据地下水模拟结果对深基坑的支护参数进行优化设计，以应对地下水的作用。

某市某工程项目中存在着一个深基坑工程，需要对该深基坑的支护参数进行优化设计。

在该工程项目中，地质条件复杂，地下水较多，因此需要对深基坑的支护结构和相关参数进行细致的研究和设计。

通过以上研究案例的数值模拟，得到了一个优化的深基坑支护参数设计方案。

该设计方案考虑了地质条件、支护结构和地下水的作用情况，能够有效提高深基坑工程的安全性和经济性。

该案例为基于数值模拟的深基坑支护参数优化研究提供了一个有益的实践案例。

深基坑复合支护技术三维数值模拟研究

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３２
探矿工程（岩土钻掘工程）
２１００年第３７卷第１期１
深基坑复合支护技术三维数值模拟研究
杨生彬，刘志伟
（西北电力设计院，西西安７０３）陕１０２
ห้องสมุดไป่ตู้
摘
要：北京市某深基坑工程深１．采用土钉墙与桩锚相结合的复合支护技术，９７ｍ，取得了很好的支护效果。采用

工程硕士论文-深基坑开挖数值模拟与参数优化研究

摘要基坑工程面对各种各样的地基土和复杂的环境条件进行施工作业，存在各种不确定因素，所以很难对基坑工程的设计与施工制定一套标准模式，或用一套严密的理论和计算方法，能够把握施工中可能发生的各种变化。

本文首先介绍了目前常用的几种计算基坑受力与变形的方法和有限元理论，在此基础上，对如何将有限元理论应用于基坑工程，以合理地指导设计与施工做了深入的研究。

并就以下两方面应用进行实例分析。

⑴基坑的计算与分析。

采用有限元方法对基坑工程进行模拟计算。

本文对重力式挡墙围护结构基坑工程进行了有限元模拟计算，根据与实际监测资料的对比分析，表明本文所采用有限元方法是合理可行的。

另外本文还比较了增量法与全量法计算结果的差异，讨论了桩体刚度、桩土弹性模量、地面超载、土体性质等因素对支护结构的影响，得到了一些可供工程参考的结论。

⑵基坑围护结构的优化设计。

本文选取支撑截面尺寸等作为设计变量（DVs），通过改变这些变量的数值来实现结果的优化。

同时以测点的内力、位移等作为状态变量（SVs），通过这些变量可以约束设计，以保证基坑工程的安全。

最后以整个支撑系统所用混凝土的体积为目标函数，希望计量减小这个数值，以降低工程的造价，最终得到了令人满意的结果。

关键词：深基坑，支护体系，有限元，优化设计ABSTRACTBecause of various foundation conditions and complicated environment，some uncertain factors consist in the constructing of foundation pit，so it is difficult in establishing a suit of standard mode for the design and constructing of foundation pit project，or settling all potential movement in constructing of foundation pit project with a suit of narrow theory and cacluational method.In the first part of this paper，the current calculational methods in common use are introduced，and the main FEM theories are studied，and the characteristic of each theory are analysed，some corresponding improvement is maked. In the second part，how to apply the FEM theories in foundation pit project to guide design and construction is studied，and two main application methods are advanced.⑴ Calculate and Analyse. Simulate and Calculate the foundation pit project with the bar system FEM or the planar or spacial finite element method. The pile building enclosure with two or three bracing pieces and the gravity retaining wall are particularized as example in this paper. From the antithesis with datum practically measured，it indicates that the FEM which is adopt by this paper is logical and feasible. In addition，in this paper，the calculate results of incremental calculation method and total calculation method are compared；the infection of the piles tiffness、the elastic modulus of soil and pile、the excess load、the soil character to building enclosure are discussed，and some useful conclusions are found.⑵ Optimization Design. According to the design principle of safety and economic，this paper has studied the implement of optimization design for the support construction in foundation pit with the total amount of material as object function，and the pile diameter、the pile length、the supporting location and the supporting diameter as the design variables.Keywords：deep foundation pit，support system，finite element method，design-optimization目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景及研究意义 (1)1.2 基坑支护现状及存在的问题 (2)1.2.1 基坑支护现状 (2)1.2.2 深基坑工程的特点 (3)1.2.3 深基坑工程中存在的主要问题 (3)1.3 土体本构关系及数值分析研究现状 (4)1.3.1 土体本构关系研究现状 (4)1.3.2 基坑工程数值分析研究现状 (6)1.4 本文主要研究内容 (8)第二章有限元理论在深基坑开挖工程中的应用 (10)2.1基坑工程的有限元分析原理简介 (10)2.1.1基坑工程有限元基本方程 (10)2.1.2 土体非线性模型 (13)2.1.3 接触面的模拟 (16)2.1.4 建筑基坑开挖基本过程模拟 (18)2.2 基坑开挖工程简介 (20)2.2.1 工程概况 (20)2.2.2 场地水文工程地质概况 (20)2.2.3 支护方案 (21)2.3 有限元模型的建立 (21)2.3.1 模型参数的选取 (21)2.3.2 基本假定 (22)2.3.3 网格划分 (22)2.4 计算结果及分析 (22)2.4.1 桩身位移分析 (23)2.4.2 桩身内力分析 (24)2.4.3 地表沉降分析 (26)2.4.4 桩体刚度的影响 (28)2.4.5 桩土弹性模量的影响 (29)2.4.6 地面超载的影响 (31)2.5 控制基坑变形工程措施的研究 (32)2.5.1 设计中对变形的控制措施 (32)2.5.2 施工中对变形的控制措施 (35)2.6 小结 (36)3.1 优化设计理论简介 (38)3.1.1 优化设计基本概念 (38)3.1.2 优化设计的步骤与算法 (39)3.2 深基坑内支撑系统的优化设计研究 (41)3.2.1工程背景 (41)3.2.2 设计优化的步骤与方法 (41)3.2.3 设计优化的结果分析 (43)3.3 参数的动态反分析及结果的跟踪预测 (47)3.3.1 概述 (47)3.3.2 本文采用的方法 (48)3.3.3 实例分析 (49)3.4 小结 (50)第四章总结与展望 (51)4.1 主要结论 (51)4.2 展望 (52)参考文献 (53)致谢 (56)第一章绪论1.1 课题背景及研究意义基坑是指房屋建筑、市政工程或地下建筑物等施工时需要开挖的地坑，一般深于6m的基坑称为深基坑。

基于数值仿真模拟的土岩结合条件下深基坑最佳支护方式研究

基于数值仿真模拟的土岩结合条件下深基坑最佳支护方式研究摘要：本次研究是将青岛地区土岩结合地质状况作为分析对象，对基坑支护进行数值模拟，整合现有的支护研究成果并加以对比，最终得到青岛地区岩层喷锚以及桩锚的形式为最佳支护手段。

从原理上来看，主要是依靠施工预处理的固定作用，保障基坑在施工的环节有上部土层的小规模碎片产生，依靠锚件产生固定载荷，确保基坑的稳定性。

对深基坑进行支护的过程当中，最优手段是借助于土层区域桩锚以及岩层区域喷锚方式，又称之为复合土钉墙支护方法。

此次青岛地质选址设定为李村地铁站，对该基坑进行详细的信息采集归纳并完成数值仿真模拟。

从得到的试验采集数据中可以得出：青岛地区独特的地质条件应当选用的最佳支护方式是综合内支撑、喷锚以及桩锚形式，特别是在调节基坑位置改变、分析位置区域纵向波动等有较为明显的改善与优化，本次研究也会对之后该地区的基坑施工有较强的参考价值。

这将为青岛地铁后续工程设计提供有效指导，并为类似土岩结合地区深基坑支护设计提供借鉴。

关键词：数值仿真模拟；深基坑支护方式；变形控制Research on the Best Supporting Mode for Deep Foundation Pit in the Soil-rock Composite Geological Condition Based on Numerical SimulationLiao AiyongAbstract：Upon rock-soil composite geological condition in Qingdao，the paper was designed to conduct numerical simulation on the supporting mode for the deep foundation pit to compare with the existing supporting achievements，thereby turning piled anchor in soil and anchor bolt shotcrete in rock to the optimal solution in Qingdao.Theoretically，in this mode，small debris of the upper soil were generated in the foundation pit under construction mainly through the fixation of construction pretreatment，accompanied by a fixed load of the anchorage to ensure the stability of the foundation pit.Piled anchor in soil and anchor bolt shotcrete in rock，the best supporting mode for deep foundation pit，was also called the composite soil nailing wall supporting.Taking Licun station in Qingdao metro for example，the paper was to carry out the numerical simulation，following the detailed information collection of the foundation pit.From the test data，it was proved that pile-anchor and braced structures were in best use in Qingdao，especially in adjusting horizontal deformation of the foundation pit and analyzing its longitudinal fluctuation.In addition to a strong reference value for the foundation pit construction in the area，the study provided effective guidance and salutary lessons for the follow-up project of Qingdao metro and similar supporting plans for deep foundation pit in rock-soil composite geological conditions.Key words：numerical simulation；supporting mode for deep foundation pit；deformation control1引言从土岩结合基坑的概念上来分析，通常是在基坑进行施工的过程中，其施工区间上部区域是土层性质，下部区域是岩层性质。

8深基坑支护虚拟仿真实验

实验报告1)掌握深基坑支护设计方法和现场监测方案设计;(2)熟悉依据深基坑支护设计展开施工的技术流程;(3)掌握深基坑从开挖到回填全过程现场监测的基本原理;(4)掌握现场监测结果，对深基坑的安全与稳定性进行评价的方法;(5)根据现场监测数据，能够判断深基坑I程可能出现的事故，提出应急处置措施并指导深基坑的安全施工.二、实验器材(1)实验设备远程访问:具备上网功能的电脑(台式机或笔记本)校内访问:具备上网功能的电脑(台式机或笔记本)(2)虚拟设备深基坑支护结构施I与深基坑开挖的辅助机构。

实验材料(或预设参数等)本某基坑工程，基坑深度为10.5~11.2m,基坑南北长94.6m，东西宽84.4m.基坑北侧距离基坑下口线4.0m有停车场,宽度为10.0m,距离基坑下口线23.0m 为5层办公楼,条形基础,基础埋深约1.5m;基坑南侧距离基坑下口线15.5m为医院[]诊楼,地上8层,地下一-层,基础埋深4.5m,筏板基础;基坑东侧距基坑下口线4.0m为道路,道路在基坑施工及使用期间停止使用,道路宽4.0m;基坑西侧距离基坑下口线 1.8m为道路,道路在基坑开挖及使用期间为医院人员及车辆出入通道,道路宽 4.0m,道路中心线下为污水管线及热力管线管线埋深1.5m左右,管线总宽度2.0m,距离基坑下口线17.0m为三多大街,路宽为18.0m. 基坑北侧、南侧与东侧有污水管线、供水管线及消防管线在基坑支护施工前应停止使用并进行改造,保证基坑下口线10.0m范围内无地下管线。

基坑北侧停车场在基坑开挖及使用期间严禁使用。

其余部位基坑深度1.5m范围内地上无建筑物、构筑物,地下无管线等。

根据拟建基坑和周围环境情况，需对该基坑进行支护。

基坑支护设计采用护坡桩加锚索形式支护。

实验材料主要采用土层参数、基坑表明荷载、锚杆参数等。

主要设计参数如下表。

根据基坑周围环境情况，同剖面对于的荷载不同，选择其中一种情况进行设计。

三、实验原理图1为深基坑支护设计程序，在本虚拟仿真实验中，主要原理包括:(1)根据场地的工程地质资料，土的工程性质，周围环境条件，以及当地工程经验，合理选用深基坑支护结构形式;(2)选取典型剖面，确定计算剖面的土层计算参数和结构材料参数，对深基坑支护结构进行强度和稳定性验算，分析深基坑开挖和支护过程中的受力和变形状态，提出深基坑预警值;.(3)根据信息化施工的要求确定深基坑开挖和支护过程中的监测量和监测方案，布置监测点;(4)对深基坑开挖和支护全过程进行实时监测，根据监测的地表沉降、支护结构的水平位移等信息,决定是否需要修改设计,对深基坑工程可能发生的事故，提出应急处置措施并指导深基坑的安全施工。

城市隧道深基坑支护结构监测与数值模拟分析

城市隧道深基坑支护结构监测与数值模拟分析为了解决21世纪城市交通拥堵问题,贯穿城市的交通快速路在国内各个地区方兴未艾,而深基坑隧道作为快速交通的重要组成部分,其支护结构体系稳定与安全的研究已成为国内外相关领域的研究热点问题。

本文以沈阳市南北快速干道工程南段隧道为工程依托,通过对基坑支护结构现场监测、理论分析和数值模拟相结合的方法,对深基坑施工过程中支护结构体系的稳定与安全问题开展深入研究,主要研究内容如下:(1)基于沈阳地区的地质情况和气候条件,结合本基坑的支护结构特点,制定了基坑支护结构的监测方案。

本次监测采用自动化监测和人工监测相结合的方式,文中对各项监测内容的原理和实施方法进行了全面分析和阐述,为进行基坑安全施工实施高效监测和正确分析奠定基础。

(2)通过对基坑进行综合监测,并对监测数据进行深入分析,得出了各项监测对象随着施工进展的变化规律,分析和讨论其变化的原因。

确定了各种影响因素在每个施工阶段对基坑围护结构变形所产生的作用和影响。

并根据监测数据,对基坑支护结构变形与受力性能进行深入分析,对整个基坑的安全和稳定进行判断和预警。

(3)根据地勘资料,利用有限元软件Midas/GTS对依托隧道工程典型代表施工段(SK1+850~SK1+885)建立三维有限元模型,通过数值模拟分析,得到深基坑支护结构施工过程中各阶段钢支撑轴力和围护结构变形等数值。

(4)将模拟结果与实测数据进行对比分析,得出模拟结果与实测数据基本吻合。

相互验证了本工程监测数据和数值模拟结果的正确性和有效性。

同时也更好地帮助设计和施工人员了解基坑支护结构的变形规律,为沈阳及类似地区后续的深基坑工程设计和施工提供参考和借鉴。

综上所述,本论文采用工程监测、理论分析和数值模拟相结合的三种方法,对深基坑工程施工阶段支护结构体系的变形与受力性能开展研究,取得了有益的成果,可为类似工程的优化设计和结构分析提供借鉴。