巖土工程數(shù)值分析課程論文(周森)

1、PAGE PAGE 69研 究 生 課 程 論 文(2009-2010學(xué)年第二學(xué)期)巖土工程數(shù)數(shù)值分析析課程論論文研究生：周周森提交日期： 20010年年7月11日 研究生生簽名：學(xué) 號200922010050332學(xué) 院土木與交通通學(xué)院課程編號S081440077課程名稱巖土工程數(shù)數(shù)值分析析學(xué)位類別碩士任課教師劉庭金教師評語： 成績評定： 分 任任課教師師簽名： 年年 月月 日日目 錄例案1基于于Middas-GTSS的條形形、方形形基礎(chǔ)下下附加應(yīng)應(yīng)力及位位移分析析 （33）例案2基于于強(qiáng)度折折減法的的Middas-GTSS二維邊邊坡穩(wěn)定定性分析析 （133）例案3基于于Middas-GTS

2、S的二維維隧道襯襯砌模擬擬分析 （200）例案4基于于Middas-GTSS的三維維基坑施施工階段段模擬 （277）例案5 巖巖土工程程實例介介紹分析析廣州州陳家祠祠廣場及及周邊環(huán)環(huán)境綜合合整治地地下空間間工程基基坑支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計 （31）基于Middas-GTSS的條形形、方形形基礎(chǔ)下下附加應(yīng)應(yīng)力及位位移分析析周 森（華南理工工大學(xué)土土木與交交通學(xué)院院 099巖土工工程）摘 要：運運用了MMidaas-GGTS分分別建立立了條形形基礎(chǔ)和和方形基基礎(chǔ)沉降降及基底底附加應(yīng)應(yīng)力計算算模型。條條形基礎(chǔ)礎(chǔ)考慮平平面應(yīng)變變問題，采采用二維維坐標(biāo)建建模；方方形基礎(chǔ)礎(chǔ)考慮荷荷載的分分布情況況，則采采用三維

3、維實體建建模。通通過程序序分析計計算，得得到了兩兩種基礎(chǔ)礎(chǔ)下位移移、附加加應(yīng)力的的分布規(guī)規(guī)律，得得到了位位移分布布等值云云圖和“應(yīng)力泡泡”分布，與與土力力學(xué)經(jīng)經(jīng)典理論論分析結(jié)結(jié)果進(jìn)行行了對比比，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)數(shù)值模模擬分析析結(jié)果與與理論分分析結(jié)果果具有一一致性，從從而也驗驗證了理理論分析析結(jié)果的的正確性性。關(guān)鍵詞：條條形基礎(chǔ)礎(chǔ)；方形基基礎(chǔ)；位移；附加應(yīng)應(yīng)力；規(guī)規(guī)律1 引 言言地基內(nèi)的附附加應(yīng)力力是由基基底附加加壓力引引起的，建建筑物荷荷載在地地基中產(chǎn)產(chǎn)生的應(yīng)應(yīng)力為附附加應(yīng)力力，其大大小直接接影響著著地基的的變形和和穩(wěn)定性性，因此此地基附附加應(yīng)力力的計算算也顯得得尤為重重要。在在地基附附加應(yīng)力力的計算算

4、方面，目目前采用用彈性理理論推導(dǎo)導(dǎo)出的公公式，并并引入地地基是半半無限空空間彈性性體和地地基土是是均勻、連連續(xù)、各各向同性性兩方面面的假設(shè)設(shè)1。但是是地基土土的成層層分布及及應(yīng)力歷歷史等因因素，使使的地基基土性參參數(shù)呈現(xiàn)現(xiàn)空間變變異性2?；谟趩栴}的的復(fù)雜性性和不確確定性，對對于地基基附加應(yīng)應(yīng)力的計計算并沒沒有簡單單成熟的的方法。大大量試驗驗表明，當(dāng)當(dāng)?shù)鼗镣磷饔玫牡暮奢d不不是很大大、土中中塑性變變形區(qū)很很小時，荷荷載和變變形之間間近似成成線性關(guān)關(guān)系，基基于彈性性理論的的計算結(jié)結(jié)果與實實測值相相差不大大。在地基沉降降位移的的計算方方面，也也存在很很大程度度的不精精確性，目目前確定定性的計計算方

5、法法主要有有分層總總和法3和建建筑地基基基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計規(guī)范范法4。隨著著有限元元分析技技術(shù)的日日益成熟熟，目前前也有一一批學(xué)者者運用有有限元方方法對地地基沉降降進(jìn)行了了研究。本文通過建建立條形形基礎(chǔ)和和方形基基礎(chǔ)下地地基附加加應(yīng)力和和位移計計算模型型，分析析了各自自附加應(yīng)應(yīng)力分布布規(guī)律及及位移變變形特點點，與經(jīng)經(jīng)典理論論進(jìn)行了了對比，以以更加生生動、形形象的方方式驗證證了理論論的正確確性。2 模型建建立2.1 條條形基礎(chǔ)礎(chǔ)模型運用Middas-GTSS二維建建模，建建立了條條形基礎(chǔ)礎(chǔ)下地基基附加應(yīng)應(yīng)力和位位移計算算的模型型，邊界界條件采采用平面面應(yīng)變。條條形基礎(chǔ)礎(chǔ)寬度BB為2mm，而邊邊界距離離取

6、寬度度的23倍，地地基土深深度取影影響范圍圍之內(nèi)約約6倍寬寬度5；不考考慮地基基土的空空間變異異性，取取平均重重度=220KNN/m33，泊松松比取為為0.225，彈彈性模量量E取5ee3kppa，土土體內(nèi)摩摩擦角為為15，粘聚聚強(qiáng)度取取25kkpa；條形基基礎(chǔ)施加加給地基基的線荷荷載為2200KKN/mm。條形形基礎(chǔ)下下地基附附加應(yīng)力力和位移移計算模模型、施施加支撐撐及荷載載后網(wǎng)格格分別如如圖1、22和3所所示。2.2 方方形基礎(chǔ)礎(chǔ)模型運用Middas-GTSS建立了了方形基基礎(chǔ)下地地基附加加應(yīng)力和和位移計計算的三三維實體體模型，邊邊界支撐撐分別在在實體底底部限制制Z方向向位移，左左右兩側(cè)側(cè)

7、限制XX方向位位移，前前后兩側(cè)側(cè)限制YY方向位位移。方方形基礎(chǔ)礎(chǔ)寬度BB為4mm，邊界界距離取取寬度的的2倍即即8m，地地基土深深度取為為20mm；不考考慮地基基土的空空間變異異性，取取平均重重度=220KNN/m33，泊松松比取為為0.225，彈彈性模量量E取5ee3kppa，土土體內(nèi)摩摩擦角為為15，粘聚聚強(qiáng)度取取25kkpa；方形基基礎(chǔ)施加加給地基基的均布布面荷載載為2000KNN/m22。方形基礎(chǔ)下下地基附附加應(yīng)力力和位移移計算模模型、施施加支撐撐及載荷荷后網(wǎng)格格分別如如圖4、55和6所所示。 圖1 條形形基礎(chǔ)計計算模型型 圖2 施加加支撐后后條形基基礎(chǔ)模型型 圖3 施加加載荷后后條形

8、基基礎(chǔ)計算算模型 圖4 方形基基礎(chǔ)計算算模型 圖5 方形形基礎(chǔ)計計算模型型 圖6 方形基基礎(chǔ)計算算模型（正正立面）3 分析結(jié)結(jié)果查看看3.1 條條形基礎(chǔ)礎(chǔ)結(jié)果運行Middas-GTSS對條形形基礎(chǔ)下下地基土土的附加加應(yīng)力及及位移進(jìn)進(jìn)行分析析計算，在在結(jié)果表表單中查查看位移移、內(nèi)力力和應(yīng)力力的各項項分布，總總結(jié)出一一些特點點和規(guī)律律。位移移分布、內(nèi)力分布和應(yīng)力分布分別如圖712所示。圖7 條形形基礎(chǔ)下下地基XX方向位位移圖8 條形形基礎(chǔ)下下地基YY方向位位移從位移圖可可以看出出，地基基土在條條形基礎(chǔ)礎(chǔ)作用下下，X方方向產(chǎn)生生向側(cè)下下方的擠擠壓變形形，呈蝶蝶形分布布類型；Y方向向產(chǎn)生豎豎向位移移，

9、呈橢橢圓環(huán)形形分布，在在條形基基礎(chǔ)中心心下較小小土體范范圍內(nèi)，沉沉降最大大。圖9 條形形基礎(chǔ)下下地基FFX反力圖10 條條形基礎(chǔ)礎(chǔ)下地基基FY反力從內(nèi)力分布布可以看看出，條條形基礎(chǔ)礎(chǔ)地基FFX反力最大大發(fā)生在在地基土土側(cè)壁離離地面約約2/33位置，F(xiàn)Y反力最大發(fā)生在正對條形基礎(chǔ)下的地基土地面位置，大致呈現(xiàn)直線分布特征。圖11 條條形基礎(chǔ)礎(chǔ)下地基基附加應(yīng)應(yīng)力分布布圖12 條條形基礎(chǔ)礎(chǔ)下地基基附加應(yīng)應(yīng)力分布布從應(yīng)力分布布圖可以以看到，條形基礎(chǔ)下地基附加應(yīng)力分布呈蝶形分布，應(yīng)力分布等值線表明，最大應(yīng)力分布在條形基礎(chǔ)下側(cè)一較小范圍內(nèi)，應(yīng)力影響較明顯區(qū)域大致分布在1.5倍基礎(chǔ)寬度范圍；條形基礎(chǔ)下地基附加

10、應(yīng)力分布呈橢圓形分布，應(yīng)力分布等值線表明，最大應(yīng)力分布在條形基礎(chǔ)下側(cè)一較小范圍內(nèi)，應(yīng)力從內(nèi)到外按照從大到小環(huán)形擴(kuò)散分布，應(yīng)力影響較明顯的區(qū)域大致分布在4倍基礎(chǔ)寬度范圍，與理論分析有一定出入，原因在于建模時沒有考慮土體自重的影響。3.2方形形基礎(chǔ)結(jié)結(jié)果運行Middas-GTSS對方形形基礎(chǔ)下下地基土土的附加加應(yīng)力及及位移進(jìn)進(jìn)行分析析計算，在在結(jié)果表表單中查查看位移移、內(nèi)力力和應(yīng)力力的各項項分布，總總結(jié)出一一些特點點和規(guī)律律。位移移分布、內(nèi)內(nèi)力分布布和應(yīng)力力分布分分別如圖圖1320所示示。圖13 方方形基礎(chǔ)礎(chǔ)下地基基X方向向位移圖14 方方形基礎(chǔ)礎(chǔ)下沿垂垂直Y剖剖切所得得X方向向位移圖14 方方形

11、基礎(chǔ)礎(chǔ)下地基基Y方向位位移圖15 方方形基礎(chǔ)礎(chǔ)下沿垂垂直X剖剖切所得得Y方向向位移圖16 方方形基礎(chǔ)礎(chǔ)下地基基Z方向位位移圖17 方方形基礎(chǔ)礎(chǔ)下沿垂垂直X剖剖切所得得Z方向向位移從X、Y和和Z方向向位移分分布云圖圖得知，X、Y方向位移分布基本相同，產(chǎn)生側(cè)下方擠壓變形，呈現(xiàn)蝶形分布特征；Z方向位移在方形基礎(chǔ)下側(cè)某一局部區(qū)域最大，而后按照環(huán)形遞減的順序向外擴(kuò)散。圖18 方方形基礎(chǔ)礎(chǔ)下地基基土分布布圖19 方方形基礎(chǔ)礎(chǔ)下地基基土分布布圖20 方方形基礎(chǔ)礎(chǔ)下地基基土分布布從X、Y和和Z應(yīng)力分分布等值值線得知知，方形形基礎(chǔ)下下地基附附加應(yīng)力力在X和和Y方向向分布大大致相同同，大致致呈曲線線分布，蝶蝶形特

12、征征逐漸消消失；ZZ方向應(yīng)應(yīng)力分布布呈大致致環(huán)形遞遞減，但但影響范范圍較淺淺。4 結(jié) 論論運用Middas-GTSS建立了了條形基基礎(chǔ)和方方形基礎(chǔ)礎(chǔ)的地基基附加應(yīng)應(yīng)力和位位移計算算模型，條條形基礎(chǔ)礎(chǔ)采用二二維建模模，方形形基礎(chǔ)采采用三維維實體建建模。通通過程序序，分析析了兩種種基礎(chǔ)下下地基土土附加應(yīng)應(yīng)力和位位移分布布特征，得得到了如如下結(jié)論論：1）條形基基礎(chǔ)作用用下地基基土在XX方向產(chǎn)產(chǎn)生向側(cè)側(cè)向下的的擠壓變變形，呈呈蝶形分分布特征征；Y方方向產(chǎn)生生豎向位位移，呈呈橢圓環(huán)環(huán)形分布布，在條條形基礎(chǔ)礎(chǔ)中心下下較小土土體范圍圍內(nèi)，沉沉降最大大。2）條形基基礎(chǔ)下地地基附加加應(yīng)力呈呈蝶形分分布，最最大應(yīng)

13、力力分布在在條形基基礎(chǔ)下側(cè)側(cè)一較小小范圍內(nèi)內(nèi)，應(yīng)力力影響較較明顯區(qū)區(qū)域大致致分布在在1.55倍基礎(chǔ)礎(chǔ)寬度范范圍；附附加應(yīng)力力分布呈橢橢圓形分分布，最最大應(yīng)力力分布在在條形基基礎(chǔ)下側(cè)側(cè)一較小小范圍內(nèi)內(nèi)，應(yīng)力力從內(nèi)到到外按照照從大到到小環(huán)形形擴(kuò)散分分布，應(yīng)應(yīng)力影響響較明顯顯的區(qū)域域大致分分布在44倍基礎(chǔ)礎(chǔ)寬度范范圍。3）方形基基礎(chǔ)下地地基在XX、Y方方向位移移分布基基本相同同，產(chǎn)生生側(cè)下方方擠壓變變形，呈呈現(xiàn)蝶形形分布特特征；ZZ方向位位移在方方形基礎(chǔ)礎(chǔ)下側(cè)某某一局部部區(qū)域最最大，而而后按照照環(huán)形遞遞減的順順序向外外擴(kuò)散。4）方形基基礎(chǔ)下地地基在XX和Y方方向應(yīng)力力分布大大致相同同，大致致呈曲線線

14、分布，蝶蝶形特征征逐漸消消失；ZZ方向應(yīng)應(yīng)力分布布呈大致致環(huán)形遞遞減，但但影響范范圍較淺淺。參考文獻(xiàn)15 肖紹紹然.土土力學(xué)M.鄭州州：鄭州州大學(xué)出出版社，220077，1.2 包包承鋼，高大釗釗，張慶慶華.地地基可靠靠度分析析的一般般理論M.武漢漢：武漢漢測繪科科技大學(xué)學(xué)出版社社，19997，11-188.基于強(qiáng)度折折減法的的Middas-GTSS二維邊邊坡穩(wěn)定定性分析析周 森（華南理工工大學(xué)土土木與交交通學(xué)院院 099巖土工工程）摘 要：介介紹了有有限元強(qiáng)強(qiáng)度折減減法的基基本原理理，闡述述了該方方法建立立模型的的原則、分分析邊坡坡的優(yōu)點點、邊坡坡整體失失穩(wěn)的依依據(jù)。結(jié)結(jié)合建立立的二維維邊坡

15、模模型，基基于有限限元強(qiáng)度度折減法法，運用用有限元元軟件 Middas/GTSS對該邊邊坡進(jìn)行行了數(shù)值值分析，得得到了邊邊坡在自自重作用用下的水水平位移移等值云云圖、應(yīng)應(yīng)力與應(yīng)應(yīng)變云圖圖及安全全系數(shù)指指標(biāo)，依依此確定定了最危危險滑面面位置和和形狀以以及整體體失穩(wěn)的的安全系系數(shù)。關(guān)鍵詞：有有限元強(qiáng)強(qiáng)度折減減法；邊邊坡；滑滑動面；安全系系數(shù)1 強(qiáng)度折折減法的的基本原原理極限平衡法法和塑性性極限分分析法是是土坡穩(wěn)穩(wěn)定分析析中的傳傳統(tǒng)方法法，基于于強(qiáng)度折折減的有有限元法法用于邊邊坡穩(wěn)定定分析是是較新的的方法。有有限元強(qiáng)強(qiáng)度折減減法 (以下簡簡稱有限限元法 )的基基本原理理是將坡坡體強(qiáng)度度參數(shù)粘粘聚力和

16、和內(nèi)摩擦擦角值同同時除以以一個折折減系數(shù)數(shù)F1-2，得得到一組組新的和和值，即經(jīng)過過折減后后的抗剪剪強(qiáng)度指指標(biāo)為 （11） （22）然后將和作作為新的的計算參參數(shù)輸入入，再進(jìn)行行試算；當(dāng)計算算不收斂斂時，對應(yīng)的的F被稱為為坡體的的最小穩(wěn)穩(wěn)定安全全系數(shù)，此時坡坡體達(dá)到到極限狀狀態(tài)，發(fā)生剪剪切破壞壞，同時可可以得到到坡體的的破壞滑滑動面。應(yīng)應(yīng)用有限限元法需需滿足以以下條件件3：1）要有有一個成成熟的有有限元程程序；2）選擇可可供實用用的彈塑塑性模型型和強(qiáng)度度屈服準(zhǔn)準(zhǔn)則；3）計算算范圍、邊界條條件、網(wǎng)格劃劃分要滿滿足計算算要求。強(qiáng)度折減法法是基于于有限元元計算理理論之上上的邊坡坡整體穩(wěn)穩(wěn)定分析析方法

17、，因因此它具具有有限限元法的的一切優(yōu)優(yōu)點。與與傳統(tǒng)的的極限平平衡法相相比，邊坡穩(wěn)穩(wěn)定分析析的有限限元法的的優(yōu)點總總結(jié)如下下4。1)破破壞面的的形狀或或位置不不需要事事先假定定，破壞自自然地發(fā)發(fā)生在土土的抗剪剪強(qiáng)度不不能抵抗抗剪應(yīng)力力的地帶帶(或者者稱為巖巖土體剪剪切帶)，在求解解安全系系數(shù)時，不需要要假定滑滑動面的的形狀和和位置，也無須須進(jìn)行條條分，而是由由程序自自動求出出滑動面面，從而而避免了了人工劃劃分滑動動面過程程中存在在誤差；2)由于于有限元元法全面面滿足了了靜力許許可、應(yīng)變相相容和應(yīng)應(yīng)力應(yīng)變變之間的的本構(gòu)關(guān)關(guān)系，因此不不必引入入假定條條件，保持了了嚴(yán)密的的理論體體系；3)采采用數(shù)值值

18、分析方方法，可以不不受邊坡坡幾何形形狀的不不規(guī)則和和材料的的不均勻勻性的限限制，因此是是一種比比較理想想的分析析邊坡應(yīng)應(yīng)力、 變形和和穩(wěn)定性性態(tài)的手手段，有限元元解提供供了應(yīng)力力變形的的全部信信息。Midass-GTTS在運運用于巖巖土工程程數(shù)值分分析以來來，其精精度可以以滿足大大多數(shù)工工程分析析需要，且且提供了了眾多可可供選擇擇的強(qiáng)度度準(zhǔn)則。本本文采用用Mohhr-ccoullombb強(qiáng)度準(zhǔn)準(zhǔn)則。2 Mohhr-ccoullombb強(qiáng)度準(zhǔn)準(zhǔn)則Mohr-couulommb破壞壞準(zhǔn)則表表示如下下 （3）式中，為土土體極限限剪應(yīng)力力，土體體為粘聚聚強(qiáng)度，土體為內(nèi)摩擦角。其該強(qiáng)度具有簡單而且準(zhǔn)確的優(yōu)

19、點，至今被廣泛應(yīng)用于土質(zhì)材料的分析中。該強(qiáng)度準(zhǔn)則則用應(yīng)力力不變量量I1、應(yīng)力力偏量不不變量JJ2和羅德德角表示示為5 （4）圖1 Moohr-couulommb強(qiáng)度度準(zhǔn)則在在主應(yīng)力力空間中中的表示示莫爾庫侖侖破壞準(zhǔn)準(zhǔn)則在土土質(zhì)材料料的分析析上有兩兩個主要要缺點。第第一是沒沒有考慮慮第二主主應(yīng)力對對破的影影響，這這與試驗驗結(jié)果不不相符；第二是是莫爾圖圖形的子子午線和和破壞包包絡(luò)線是是直線，內(nèi)內(nèi)摩擦角角不隨約約束壓力力(或者者靜水壓壓力)變變化。所所以當(dāng)約約束壓力力在限制制范圍內(nèi)內(nèi)時，該該準(zhǔn)則結(jié)結(jié)果準(zhǔn)確確；但是是當(dāng)約束束壓力在在限制范范圍以外外時，準(zhǔn)準(zhǔn)確性將將會降低低5。正因為為該準(zhǔn)則則在實用用的

20、約束束壓力范范圍內(nèi)具具有較高高的準(zhǔn)確確性，并并且使用用簡單，所所以在巖巖土分析析中被廣廣泛應(yīng)用用。3 二維邊邊坡模型型建立的二維維邊坡模模型分兩兩個界面面。第一一個界面面為粘土土層，彈彈性模量量E取1.0e55 kppa，粘粘聚強(qiáng)度度取500kpaa，內(nèi)摩摩擦角取取36，土體體重度=20KKN/mm3，泊松松比取00.3；第二個個界面為為軟弱夾夾層，彈彈性模量量E取1.0e44 kppa，粘粘聚強(qiáng)度度取300kpaa，內(nèi)摩摩擦角取取15，土體體重度=20KKN/mm3，泊松松比取00.3。邊邊坡總高高度為220m，邊邊坡模型型示意如如圖2所所示。圖2 邊坡坡模型示示意圖采用有限元元軟件進(jìn)進(jìn)行邊

21、坡坡力學(xué)分分析時，如果按按照真實實的邊坡坡體模型型進(jìn)行分分析，是一個個三維力力學(xué)問題題，分析起起來耗費費時間和和計算機(jī)機(jī)資源，其分析析結(jié)果未未必很理理想。根根據(jù)彈性性力學(xué)理理論，將這種種在縱向向比較長長的的邊邊坡體結(jié)結(jié)構(gòu)簡化化為平面面應(yīng)變問問題來代代替三維維模型，結(jié)結(jié)果偏于于安全6。位移邊邊界條件件的簡化化視實際際約束的的強(qiáng)弱可可以簡化化為固定定約束或或者鉸支支約束等等。邊界界條件為為：下部邊邊界固定定，左右邊邊界水平平約束，采用四四邊形單單元劃分分網(wǎng)格，可在坡坡肩與坡坡趾區(qū)域域局部以以及粘土土層和軟軟弱夾層層交界面面處加密密網(wǎng)格尺尺寸，有利于于提高有有限元計計算結(jié)果果的精確確度。MMidaa

22、s所建建邊坡模模型及模模型網(wǎng)格格劃分、歸歸并分別別見圖33、4和55。圖3 Miidass邊坡模模型示意意圖圖4 二維維邊坡網(wǎng)網(wǎng)格劃分分圖5 二維維邊坡網(wǎng)網(wǎng)格歸并并在定義邊坡坡支撐條條件時，為為方便期期間，直直接選擇擇地面支支撐，這這樣就在在坡底施施加了水水平及豎豎向約束束，在坡坡體兩側(cè)側(cè)施加了了水平方方向約束束。定義義坡體土土體自重重方向沿沿Y軸負(fù)負(fù)方向，即即重力方方向豎直直向下。施施加邊界界支撐及及自重的的網(wǎng)格劃劃分如圖圖6所示示。圖6 施加加邊界支支撐及自自重的網(wǎng)網(wǎng)格劃分分4 分析結(jié)結(jié)果查看看 定義施工工工況后，運運行Miidass-GTTS分析析按鈕，則則程序自自動按照照強(qiáng)度折折減進(jìn)行

23、行分析。分分析歷時時約6660.337s，合合約122minns。首首先可以以從結(jié)果果表單中中，查得得穩(wěn)定安安全系數(shù)數(shù)Fs為1.93775，如如圖7所所示。圖7 邊坡坡安全系系數(shù)Fs4.1 坡坡體位移移由結(jié)果表單單提取邊邊坡在水水平方向向和在豎豎直方向向上的位位移。結(jié)結(jié)果表明明，邊坡坡在水平平方向上上的最大大位移發(fā)發(fā)生在邊邊坡坡趾趾位置，最最大位移移為0.06119133m，方方向水平平向右；邊坡在在豎直方方向上的的最大位移移發(fā)生在在坡肩位位置，最最大位移移為0.07332788m，方方向豎直直向下。邊邊坡水平平方向上上的位移移分布及及位移向向量云圖圖如圖88、9所所示，豎豎直方向向上位移移分

24、布及及位移向向量云圖圖如圖110、111所示示。圖8 邊坡坡水平方方向的位位移 圖9 邊坡坡水平位位移向量量云圖 圖10 邊邊坡豎直直方向上上的位移移 圖11 邊邊坡豎直直位移向向量云圖圖4.2 坡坡體應(yīng)力力由結(jié)果表單單提取邊邊坡在水水平方向向和在豎豎直方向向上的應(yīng)應(yīng)力。結(jié)結(jié)果表明明，邊坡坡在水平平方向和和豎直方方向上的的最大應(yīng)應(yīng)力均發(fā)發(fā)生在邊邊坡坡底底腳部，出出現(xiàn)應(yīng)力力集中現(xiàn)現(xiàn)象。絕絕對值最最大應(yīng)力力分別為為1.66651022 kppa和33.89971102 kp。邊邊坡水平平和豎直直方向上上的應(yīng)力力如圖110、111所示示。圖10 邊邊坡水平平方向應(yīng)應(yīng)力分布布 圖11 邊邊坡豎直直方向

25、應(yīng)應(yīng)力分布布4.3 坡坡體應(yīng)變變邊坡坡體水水平、豎豎直方向向和剪應(yīng)應(yīng)變分布布分別如如圖122、133和144所示，其其中水平平最大應(yīng)應(yīng)變?yōu)?6.558110-22，豎直直方向最最大應(yīng)變變?yōu)?55.777100-2，最最大剪應(yīng)應(yīng)變?yōu)?0.1151。圖12 邊邊坡水平平方向應(yīng)應(yīng)變圖13 邊邊坡豎直直方向應(yīng)應(yīng)變 圖14 邊邊坡剪應(yīng)應(yīng)變分布布5 結(jié) 論論運用Middas-GTSS對所建建立的二二維含軟軟弱夾層層邊坡進(jìn)進(jìn)行了強(qiáng)強(qiáng)度折減減分析，根根據(jù)分析析結(jié)果，得得到如下下結(jié)論。1）運用MMidaas-GGTS進(jìn)進(jìn)行強(qiáng)度度折減時時，初始始安全系系數(shù)設(shè)為為1.00，然后后根據(jù)在在邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分分析（SRMM

26、）設(shè)置置選項中中，定義義折減步步數(shù)，可可運行程程序自動動得到安安全系數(shù)數(shù)指標(biāo)，比比Anssys等等有限元元軟件分分析過程程智能化化。本文文所建模模型，分分析所得得安全系系數(shù)指標(biāo)標(biāo)Fs為1.93775。2）邊坡水水平最大大位移發(fā)發(fā)生在邊邊坡坡趾趾位置，最最大位移移為0.06119133m，方方向水平平向右；在豎直直方向上上的最大大位移發(fā)發(fā)生在坡坡肩位置置，最大大位移為為0.00732278mm，方向向豎直向向下。3）邊坡水水平和豎豎向最大大應(yīng)力均均發(fā)生在在邊坡坡坡體腳部部處，且且出現(xiàn)應(yīng)應(yīng)力集中中現(xiàn)象。參考文獻(xiàn)1 時時衛(wèi)民，鄭穎人人，張魯渝渝.巖石石高邊坡坡的有限限元分析析及其簡簡化分析析方法 J

27、J .地下空空間，220011，211 (55) .2 張張彩雙.有限元元強(qiáng)度折折減法的的邊坡穩(wěn)穩(wěn)定分析析 J .中國國農(nóng)村水水利水電電，20006 (5) ：999.3 鄭鄭穎人，陳祖煜煜.邊坡與與滑坡工工程治理理 MM .北京：人民交交通出版版社，220077，1994 - 2004.4 鄭鄭穎人，趙尚毅毅.有限限元強(qiáng)度度折減法法在土坡坡與巖坡坡中的應(yīng)應(yīng)用 J .巖土土力學(xué)與與工程學(xué)學(xué)報，220044， 223 (19) .5 鄭鄭穎人，沈沈珠江，龔龔曉南.巖土塑塑性力學(xué)學(xué)原理 M.北京京：中國國建筑工工業(yè)出版版社，220044，2.6 張張永興，賀賀永年.巖石力力學(xué) M.北京京：中國國建

28、筑工工業(yè)出版版社，220088，3.基于Middas-GTSS的二維隧道道襯砌模模擬分析析周 森（華南理工工大學(xué)土土木與交交通學(xué)院院 099巖土工工程）摘 要：隧隧道開挖挖過程中中，襯砌砌的設(shè)置置對保證證隧道的的穩(wěn)定性性有至關(guān)關(guān)重要的的作用。在在新奧法法（NAATM）隧隧道施工工中，常常將錨桿桿和噴射射混凝土土作為主主要的支支護(hù)手段段，對隧隧道圍巖巖進(jìn)行支支護(hù)，以以便控制制圍巖的的變形和和松弛。因因此，隧隧道襯砌砌的力學(xué)學(xué)特性對對隧道結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計非常重重要。在在探討圍圍巖、襯襯砌共同同作用的的基礎(chǔ)上上，運用用Middas-GTSS建立了了二維隧隧道襯砌砌模型，分分析了其其受力特特性，對對隧道結(jié)

29、結(jié)構(gòu)設(shè)計計具有一一定的參參考意義義。關(guān)鍵詞：隧隧道開挖挖；襯砌；共同作作用；受受力特性性1 新奧法法（NAATM）的力學(xué)原理20世紀(jì)660年代代，奧地地利工程程師L.V.RRabccewiicz在在總結(jié)前前人經(jīng)驗驗的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，提提出了一一種新的的隧道設(shè)設(shè)計施工工方法，成成為新奧奧地利隧隧道施工工方法（NNew Ausstriian Tunnnellingg Meethood），簡簡稱為（NNATMM），新新奧法目目前已成成為地下下工程的的主要設(shè)設(shè)計施工工方法之之一1。新奧法是應(yīng)應(yīng)用巖體體力學(xué)原原理，以以維護(hù)和和利用圍圍巖的自自穩(wěn)能力力為基礎(chǔ)礎(chǔ)，將錨錨桿和噴噴射混凝凝土作為為主要支支護(hù)手段段，及

30、時時對隧道道圍巖進(jìn)進(jìn)行支護(hù)護(hù)，以便便控制圍圍巖的變變形與松松弛，使使圍巖成成為支護(hù)護(hù)體系的的組成部部分，形形成了以以錨桿、噴噴射混凝凝土和隧隧道圍巖巖三位一一體的承承載結(jié)構(gòu)構(gòu)，共同同支撐山山體的壓壓力。在實際施工工過程中中，常常常采用二二次支護(hù)護(hù)，是因因為洞室室開挖后后，盡可可能及時時進(jìn)行初初期支護(hù)護(hù)和封閉閉，保證證周邊不不產(chǎn)生松松動和坍坍塌；塑塑性區(qū)內(nèi)內(nèi)巖體保保持一定定的強(qiáng)度度，讓圍圍巖在有有控制的的條件下下變形。通通過圍巖巖變形監(jiān)監(jiān)測，掌掌握洞室室周邊位位移和巖巖體、支支護(hù)變形形情況，待待位移和和變形基基本趨于于穩(wěn)定時時，再進(jìn)進(jìn)行二次次支護(hù)。2 圍巖壓壓力的計計算方法法2.1 深深埋地下下

31、工程圍圍巖壓力力計算圍巖壓力的的計算對對襯砌受受力特點點及襯砌砌力學(xué)參參數(shù)的設(shè)設(shè)計有決決定作用用。地下下工程圍圍巖壓力力的確定定，目前前直接測測量法、工工程模擬擬法和理理論圍巖巖壓力估估算法等等。在圍圍巖壓力力理論方方面，國國外常用用普氏理理論，即即基于塌塌落拱的的計算原原理和KK.Teerzaaghii理論；國內(nèi)常常按照公公路鐵路路部門，推推薦的圍圍巖壓力力計算方方法。1）普氏理理論2作用在支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)上上豎直均均布壓力力為 （1） （22）式中，為土土體重度度，為坑坑道高度度，為水水平均布布圍巖壓壓力，為為圍巖的的似摩擦擦角。按按照普氏氏理論計計算的豎豎向壓力力，對于于軟土質(zhì)質(zhì)底層偏偏小，對

32、對于硬土土質(zhì)和堅堅硬層則則偏大，一一般適用用于松散散、破碎碎圍巖中中。2）K.TTerzzaghhi理論論K.Terrzagghi理理論把隧隧道圍巖巖視為散散粒體，坑坑道在開開挖后上上方圍巖巖形成卸卸落拱，由由距地面面深度為為h的土層層水平條條帶的力力的平衡衡條件列列出微分分方程，并并由邊界界條件解解得在豎豎向壓應(yīng)應(yīng)力的計計算公式式為 （3）式中，為土土體重度度，為松松動寬度度之半，為側(cè)壓力系數(shù)，為圍巖似摩擦角，h為隧道埋深。 隨著埋深h的增大，趨近于 （4）當(dāng)取為1.0時， （55）3）我國有有關(guān)部門門推薦方方法3我國公路鐵鐵路部門門，以工工程模擬擬法為基基礎(chǔ)，統(tǒng)統(tǒng)計分析析了我國國數(shù)百公公路

33、鐵路路隧道的的塌方調(diào)調(diào)查資料料，統(tǒng)計計出圍巖巖豎直均均勻壓力力的計算算公式為為 （6）式中，為豎豎直均布布壓力，SS為圍巖巖級別，為圍巖重度，為寬度影響系數(shù)，的取值按照規(guī)范規(guī)定。2.2 淺淺埋地下下工程圍圍巖壓力力計算41）當(dāng)埋深深等效荷荷載高度度時，側(cè)側(cè)向壓力力計算公公式為 （7）式中，為側(cè)側(cè)向均布布壓力，圍巖重度，為隧道埋深，為隧道高度，為計算摩擦角。2）當(dāng)埋深深等效荷荷載高度度時，作作用在支支護(hù)上側(cè)側(cè)壓力為為 （8）因此，作用用在支護(hù)護(hù)上的側(cè)側(cè)壓力為為 （99） （100）側(cè)壓力視為為均布應(yīng)應(yīng)力時為為 （111）3 二維襯襯砌模型型模型選取隧隧道型式式為二維襯襯砌，隧隧道埋深深設(shè)為33.

34、5mm，上覆覆土體重重度為=20KKN/mm3，內(nèi)摩摩擦角為為30，土壓壓系數(shù)；噴射混混凝土重重度=225KNN/m33，設(shè)計標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度度為=22.71066KN/m3，彈性性系數(shù)=2.7771107KN/m3，泊松松比取為為0.118；隧隧道形狀狀采用33心圓隧隧道，=6.00m，=4.55m，A1=A2=600。運用MMidaas-GGTS幾幾何建模模如圖11、2所示示。圖1 二維維隧道襯襯砌模型型圖 圖2 二維維隧道襯襯砌單元元坐標(biāo)系系模型建立后后，分別別施加地地基彈簧簧、側(cè)向向力梯形形分布荷荷載及豎豎向荷載載，并且且對荷載載進(jìn)行組組合。地地基彈簧簧設(shè)置、荷載分布及組合如圖3、4、5所示

35、。圖3 施加加彈簧地地基后的的隧道襯襯砌模型型圖4 施加加載荷后后的隧道道襯砌模模型圖5 荷載載組合后后隧道襯襯砌模型型4 分析結(jié)結(jié)果查看看分析過程結(jié)結(jié)束后，進(jìn)進(jìn)入Miidass-GTTS結(jié)果果查詢表表單，可可查得隧隧道襯砌砌在自重重荷載、豎豎直荷載載水平荷荷載及組組合荷載載下襯砌砌的位移移、內(nèi)力力和應(yīng)力力分布。該該軟件提提供的可可視化的的分析結(jié)結(jié)果，可可以仔細(xì)細(xì)方便地地查看和和輸出結(jié)結(jié)果。4.1 襯襯砌位移移根據(jù)顯示的的結(jié)果可可知，組組合荷載載下隧道道襯砌在在水平方方向上的的最大位位移發(fā)生生在隧道道側(cè)壁位位置，最最大位移移約為113.338mmm；在豎豎直方向向上的最最大位移移發(fā)生在在隧道拱

36、拱頂位置置，最大大位移約約為433.755mm，方方向向下下；隧道道底部發(fā)發(fā)生向上上的隆起起變形，最最大位移移約為55.288mm，方方向向上上。組合合荷載下下隧道襯襯砌水平平和豎直直方向的的位移如如圖6、77所示。圖6 組合合荷載下下隧道襯襯砌水平平方向位位移圖7 組合合荷載下下隧道襯襯砌豎直直方向位位移4.2 襯襯砌內(nèi)力力組合荷載下下隧道襯襯砌對YY方向的的彎矩在在襯砌側(cè)側(cè)壁達(dá)到到最大，最最大絕對對值彎矩矩為4221.557KNNm，襯襯砌底部部最大絕絕對值彎彎矩為3352.24 KNm。組組合荷載載下隧道道襯砌MMy分布如圖圖8所示示。組合荷載下下隧道襯襯砌Z方方向軸力力在襯砌砌底部左左

37、右對稱稱分布，最最大絕對對值軸力力為6448.667KNN。X方方向軸力力在襯砌砌側(cè)壁底底部達(dá)到到最大，最最大絕對對值軸力力為9447.337KNN，在尖尖角部位位容易出出現(xiàn)應(yīng)力力集中現(xiàn)現(xiàn)象。ZZ和X方方向上的的應(yīng)力分分布，與與軸力分分布規(guī)律律相似。組組合荷載載下襯砌砌軸力分分布如圖圖912所示示。圖8 組合合荷載下下隧道襯襯砌Myy分布圖9 組合合荷載下下隧道襯襯砌Z方方向軸力力圖10 組組合荷載載下隧道道襯砌XX方向軸軸力圖11 組組合荷載載下隧道道襯砌XX方向應(yīng)應(yīng)力分布布圖12 組組合荷載載下隧道道襯砌ZZ方向應(yīng)應(yīng)力分布布5 結(jié)論運用Middas-GTSS建立了了二維隧隧道襯砌砌模型，在

38、在探討圍圍巖與襯襯砌相互互作用的的機(jī)理上上，分析析了隧道道襯砌在在圍巖壓壓力作用用下的位位移、內(nèi)內(nèi)力和應(yīng)應(yīng)力，得得到了如如下結(jié)論論。1）隧道二二維襯砌砌在荷載載作用下下，最大大水平位位移發(fā)生生在襯砌砌側(cè)壁部部分，最最大豎直直位移發(fā)發(fā)生在襯襯砌拱頂頂部位。2）隧道二二維襯砌砌在荷載載作用下下，在隧隧道截面面有尖角角或突變變的部分分容易發(fā)發(fā)生應(yīng)力力集中，因因此在隧隧道截面面形狀選選區(qū)中，截截面平滑滑的隧道道（像圓圓形、馬馬蹄形等等）受力力較為均均勻。參考文獻(xiàn)1 張張永興，賀賀永年.巖石力力學(xué) M.北京京：中國國建筑工工業(yè)出版版社，220088，3.2 EE.Hooek andd J .W. Baa

39、y著.巖石邊邊坡工程程 MM.北京京：冶金金工業(yè)出出版社，119833.3 JJTG D70020004，公公路隧道道設(shè)計規(guī)規(guī)范 S.4 徐徐干成，白白洪才，鄭鄭穎人等等著.地地下工程程支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu) M.北京京：中國國水利水水電出版版社，220022.基于Middas-GTSS的三維維基坑施施工階段段模擬周 森（華南理工工大學(xué)土土木與交交通學(xué)院院 099巖土工工程）摘 要：運運用了MMidaas-GGTS建建立了三三維基坑坑施工階階段分析析模型，三三維基坑坑模型采采用連續(xù)續(xù)墻+內(nèi)內(nèi)支撐的的支護(hù)方方案。連連續(xù)墻在在深基坑坑開挖支支護(hù)中是是采用較較多的支支護(hù)形式式，有其其使用的的范圍和和特點，安安全

40、性和和穩(wěn)定性性較高。在在對該三三維基坑坑各工況況下的應(yīng)應(yīng)力、位位移和內(nèi)內(nèi)力分析析的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，對對基坑施施工階段段的整體體穩(wěn)定性性做了評評估。關(guān)鍵詞：三三維基坑坑；支護(hù)；有限元元分析；穩(wěn)定性性1 模型介介紹1.1 連連續(xù)墻特特點及適適應(yīng)范圍圍地下連續(xù)墻墻適用于于軟土或或沙土等等要求高高的場地地，最大大的優(yōu)點點是防水水效果好好，結(jié)構(gòu)構(gòu)安全性性高1，可與與地下室室側(cè)墻結(jié)結(jié)合施工工，整體體性好，施施工技術(shù)術(shù)難度較較難、速速度較慢慢，對機(jī)機(jī)械要求求程度較較高，占占用場地地較大2。1.2 模模型建立立本三維基坑坑支護(hù)體體系選擇擇地下連連續(xù)墻+內(nèi)支撐撐方案?；娱_挖挖深度為為15mm，基坑坑長200m，寬

41、寬10mm，為矩矩形基坑坑。在基基坑四個個角部采采用角撐撐，在橫橫向采用用對撐，支支撐梁截截面BH =88006000mm；土體分分為粘土土層和風(fēng)風(fēng)化巖兩兩種，其其中粘土土層彈性性模量EE取5ee4 kkpa，粘粘聚強(qiáng)度度取400kpaa，內(nèi)摩摩擦角取取10，土體體重度=19KKN/mm3，飽和和重度=20KKN/mm3，泊松松松比取取0.33；第二二個界面面為風(fēng)化化巖，彈彈性模量量E取3.0e445kppa，粘粘聚強(qiáng)度度取600kpaa，內(nèi)摩摩擦角取取35，巖土土體重度度=211KN/m3，飽和和重度=22KKN/mm3，泊松松比取00.255。地下下連續(xù)墻墻采用鋼鋼筋籠混混凝土澆澆注，施施

42、工中按按照地下下連續(xù)墻墻施工工工藝及工工序，墻墻后為6600mmm。三三維基坑坑模型如如圖1、22所示。圖1 施加加地基支支承后的的三維基基坑網(wǎng)格格圖2 基坑坑地下連連續(xù)墻+內(nèi)支撐撐體系2 各施工工階段結(jié)結(jié)果查看看基坑開挖過過程分為為：初始始地應(yīng)力力地下連連續(xù)墻施施工開挖11施工第第一道撐撐開挖22施工第第二道撐撐開挖33地板澆澆注。在在每個施施工階段段完成后后，其位位移、內(nèi)內(nèi)力和應(yīng)應(yīng)力都相相應(yīng)地發(fā)發(fā)生變化化。2.1 各各工況位位移變化化基坑施工中中的變形形監(jiān)測與與控制是是信息化化施工的的重點內(nèi)內(nèi)容。因因此，施施工中各各工況結(jié)結(jié)束后即即使對位位移變化化進(jìn)行監(jiān)監(jiān)測是必必要的。施施工階段段基坑位位

43、移變化化如圖3311所示示。 圖3 開挖挖1基坑坑X方向向位移 圖44 加撐撐1并開開挖2基基坑X方方向位移移 圖5 加撐撐2并開開挖3基基坑X方方向位移移 圖6 開挖11基坑YY方向位位移 圖7 加撐撐1開挖挖2基坑坑Y方向向位移 圖圖8 加加撐2開開挖3基基坑Y方方向位移移 圖9 開挖挖1基坑坑Z方向向位移 圖圖10 加撐11開挖22基坑ZZ方向位位移圖11 加加撐2開開挖3基基坑Z方方向位移移從位移變化化可以看看出，設(shè)設(shè)計過于于保守，基基坑在各各施工階階段X與與Y方向向位移變變化很小小，幾乎乎不到11mm，ZZ方向為為也較小小，最后后施工階階段最大大位移約約為6.18mmm。2.2 支支

44、撐內(nèi)力力對比由于各工況況內(nèi)力包包括軸力力、剪力力和彎矩矩，結(jié)果果選項較較多，故故選取代代表性的的Fy、My變化情情況。結(jié)結(jié)果表明明，內(nèi)力力Fy在橫向向?qū)味硕瞬孔笥矣覂啥肆αΦ姆较蛳虬l(fā)生變變化，且且值較大大；Myy較大截截面分布布在對撐撐端部和和跨中部部位，端端部承受受較大的的壓應(yīng)力力，中部部有向上上的撓曲曲變形。如圖1213所示。圖12 加加撐1開開挖2時時Fy分布 圖圖13 加撐22開挖33時Fyy分布圖14 加加撐1開開挖2時時My分布 圖115 加加撐2開開挖3時時My分布2.2 連連續(xù)墻內(nèi)內(nèi)力連續(xù)墻在各各個情況況下的受受力情況況也較多多，故選選取X方方向的內(nèi)內(nèi)力做為為參考對對象。連連

45、續(xù)墻XX內(nèi)力如如圖166、177所示。 圖16 加加撐1開開挖2連連續(xù)墻XX方向內(nèi)內(nèi)力 圖17 加撐撐2開挖3連續(xù)墻墻X方向向內(nèi)力對比看出，連續(xù)墻X方向最大內(nèi)力區(qū)發(fā)生在與橫向支撐相交的局部區(qū)域，呈現(xiàn)拋物線行分布特征。3 結(jié) 論論運用Middas-GTSS建立了了三維基基坑施工工階段計計算分析析模型，該該基坑采采用地下下連續(xù)墻墻+內(nèi)支支撐的支支護(hù)體系系，施工工過程分分為開挖挖1、 加撐11并開挖挖2、加加撐2并并開挖33共3個個施工階階段。運運行分析析后，查查看了各各個施工工階段基基坑在XX、Y和和Z方向向上位移移變化，內(nèi)內(nèi)支撐內(nèi)內(nèi)力和應(yīng)應(yīng)力，地地下連續(xù)續(xù)墻內(nèi)力力和應(yīng)力力變化情情況。由由于分析析

46、工況下下數(shù)據(jù)較較多，僅僅選取各各工礦下下位移變變化、內(nèi)內(nèi)支撐FFy、My變化和和地下連連續(xù)墻XX方向內(nèi)內(nèi)力分布布情況，得得到了如如下結(jié)論論：1）所建模模型過去去保守，基基坑在各各施工階階段X與與Y方向向位移變變化很小小，幾乎乎不到11mm，ZZ方向為為也較小小，最后后施工階階段最大大位移約約為6.18mmm。2）支撐內(nèi)內(nèi)力Fyy在橫向向?qū)味硕瞬孔笥矣覂啥肆αΦ姆较蛳虬l(fā)生變變化，且且值較大大；Myy較大截截面分布布在對撐撐端部和和跨中部部位，端端部承受受較大的的壓應(yīng)力力，中部部有向上上的撓曲曲變形。3）連續(xù)墻墻X方向向最大內(nèi)內(nèi)力區(qū)發(fā)發(fā)生在與與橫向支支撐相交交的局部部區(qū)域，呈呈現(xiàn)拋物物線行分分布

47、特征征。參考文獻(xiàn)1 楊楊光華.深基坑坑支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的實實用計算算方法及及其應(yīng)用用M.北京京：地質(zhì)質(zhì)出版社社，20004，44.2 黃黃仕香，潘潘健，劉劉紅等.廣州地地鐵五山山站基坑坑圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計探討J.20004海海峽兩岸岸地工技技術(shù)/巖巖土工程程交流研研討會.廣州陳家祠祠廣場及及周邊環(huán)環(huán)境綜合合整治地地下空間間工程基基坑支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計周 森（華南理工工大學(xué)土土木與交交通學(xué)院院 099巖土工工程）摘 要：作作為廣州州亞運工工程之一一的陳家家祠廣場場是陳家家祠嶺南南文化廣廣場擴(kuò)建建工程的的首期工工程，依依據(jù)地質(zhì)質(zhì)、水文文和復(fù)雜雜的環(huán)境境條件，本本著安全全、經(jīng)濟(jì)濟(jì)、保證證工期的的施工原原則，提

48、提出了鉆鉆孔灌注注樁加一一道內(nèi)支支撐外加加兩排攪攪拌樁形形成封閉閉止水帷帷幕的支支護(hù)方案案。在綜綜合考慮慮工程施施工對周周圍重要要建筑物物（構(gòu)筑筑物）影影響的基基礎(chǔ)上，提提出了對對基坑、地地鐵隧道道設(shè)施結(jié)結(jié)構(gòu)安全全進(jìn)行監(jiān)監(jiān)測的方方案，可可為類似似工程基基坑支護(hù)護(hù)設(shè)計提提供參考考。關(guān)鍵詞：基基坑支護(hù)護(hù)；設(shè)計計；影響響；監(jiān)測測0 引 言隨著城市中中心地帶帶用地緊緊張的加加劇，城城市建設(shè)設(shè)向地下下發(fā)展的的力度也也逐步加加大。北北京、上上海、深深圳、廣廣州、武武漢、重重慶、天天津等220余個個大中城城市相繼繼開始或或完成了了以城市市地鐵、商商業(yè)街等等為主體體的地下下空間開開發(fā)規(guī)劃劃，并且且也正在在進(jìn)行

49、大大型地下下設(shè)施的的建設(shè)1。在城市市繁華鬧鬧市區(qū)進(jìn)進(jìn)行地下下空間基基坑開挖挖往往會會面臨施施工場地地狹小，周周邊環(huán)境境復(fù)雜等等問題。例例如，上上海市黃黃浦區(qū)1155#東街坊坊地塊項項目就位位于鬧市市中心，周周圍既有有地鐵、舊舊式民宅宅和需要要保護(hù)的的建筑，又又有眾多多管線分分布在基基地周圍圍2。在這這樣的情情況下，基基坑開挖挖不僅要要保證自自身的安安全性，更更要在設(shè)設(shè)計和施施工階段段充分考考慮基坑坑開挖對對周圍建建筑物（構(gòu)構(gòu)筑物）的的影響，選選擇合理理的基坑坑支護(hù)方方案和制制定詳細(xì)細(xì)的監(jiān)測測方案，以以便在基基坑開挖挖過程中中實現(xiàn)“信息化化施工”和“動態(tài)設(shè)設(shè)計”，及時時將施工工信息加加以反饋饋，

50、從而而可以根根據(jù)反饋饋信息對對施工工工藝、設(shè)設(shè)計參數(shù)數(shù)進(jìn)行調(diào)調(diào)整并對對突發(fā)情情況進(jìn)行行處理。本本文在對對廣州陳陳家祠廣廣場及周周邊環(huán)境境綜合整整治工程程地質(zhì)、水水文和復(fù)復(fù)雜的周周邊環(huán)境境進(jìn)行深深入分析析的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，提提出了鉆鉆孔灌注注樁加一一道內(nèi)支支撐外加加兩排攪攪拌樁形形成封閉閉止水帷帷幕的支支護(hù)方案案，并考考慮基坑坑開挖對對基坑本本身以及及對基坑坑南側(cè)地地鐵一號號線的影影響，制制定了詳詳備的監(jiān)監(jiān)測方案案和應(yīng)急急措施，以以確保施施工安全全、經(jīng)濟(jì)濟(jì)、合理理。1 工程概概況1.1 工工程簡介介該地下空間間工程項項目位于于廣州市市荔灣區(qū)區(qū)中山七七路與康康王北路路交匯處處，南側(cè)側(cè)緊鄰中中山七路路，北

51、側(cè)側(cè)毗鄰陳陳家祠，西西側(cè)緊鄰鄰荔灣區(qū)區(qū)人民政政府。擬擬建場地地東側(cè)現(xiàn)現(xiàn)為公園園，西側(cè)側(cè)原為市市三十二二中學(xué)，現(xiàn)現(xiàn)已經(jīng)人人工拆遷遷整平，地地勢較為為平坦。場場地擬建建一層地地下車庫庫，占地地面積約約10 0000m2，可提提供約4445個個停車位位。地下下車庫設(shè)設(shè)計凈高高5.11m，車車庫建成成后在其其頂部回回填土體體，建成成一個綠綠化率達(dá)達(dá)80%的廣場場，并把把陳家祠祠全貌凸凸現(xiàn)出來來。作為為荔灣區(qū)區(qū)“四區(qū)區(qū)一街”迎迎亞運工工程項目目之一，該工程預(yù)計亞運前完工，將與二、三期工程結(jié)合，建成一個具有嶺南建筑特色和人文氣息，集旅游、休閑、文化、娛樂于一體的陳家祠嶺南文化廣場。地下空間基基坑頂標(biāo)標(biāo)高為

52、0.0070mm，基坑坑底標(biāo)高高為-88.2770m，基基坑開挖挖深度為為8.220m，考考慮到基基底清淤淤換填的的可能，在在計算時時將開挖挖深度增增加1mm?；涌釉O(shè)計等等級為一一級。北北面與陳陳家祠相相距約222m，基基坑頂邊邊線離用用地紅線線約為44.800m；南南面臨近近中山七七路，基基坑頂邊邊線距離離用地紅紅線約223.99322.0mm，基坑坑南側(cè)與與地鐵一一號線相相鄰，基基坑邊線線與地鐵鐵車站主主體內(nèi)邊邊線距離離為6.80mm200.055m；西西面與荔荔灣區(qū)人人民政府府相距約約22.6m，基基坑頂邊邊線距離離用地紅紅線約33.100m55.500m；基基坑?xùn)|側(cè)側(cè)與地鐵鐵八號線線

53、相鄰，基基坑邊線線與地鐵鐵車站主主體內(nèi)邊邊線距離離約為22.2mm255.100m。由由于周圍圍管線均均需遷移移及重新新架設(shè)，所所以基坑坑設(shè)計可可基本不不考慮周周圍管線線的影響響。工程程場地及及周邊環(huán)環(huán)境如圖圖1所示示：圖1 陳家家祠廣場場及周邊邊綜合整整治地下下空間工工程場地地及周邊邊環(huán)境1.2 工工程地質(zhì)質(zhì)條件根據(jù)鉆探揭揭露的情情況，勘勘察場地地地基土土主要由由人工填填土（QQml）、沼沼澤沉積積層（QQh）、第第四系沖沖積層（QQal）及及殘積層層（Qeel）組組成；基基巖為白白堊系上上統(tǒng)（KK2）泥質(zhì)質(zhì)粉砂巖巖。各土土層的分分布及有有關(guān)工程程地質(zhì)特特征從上上至下分分述如下下：（1）人工

54、工填土層層（Qmml）：混凝土土層（QQml）：層厚00.2000.80mm，多為為碎磚塊塊、混凝凝土碎石石塊等，堅堅硬；雜填土土（Qmml）：層厚00.9005.70mm，褐灰灰色、雜雜色，由由碎磚塊塊（含量量約300%550%）、粘粘性土（約約30%400%）及及中粗砂砂組成，稍稍濕，松松散；（2）第四四系淤積積層（QQh）：淤泥（QQh）：層層厚為00.6008.10mm，層頂頂埋深00.8005.70mm，褐黑色，以以粘粒及及粉粒為為主，含含腐殖質(zhì)質(zhì)及少量量有機(jī)質(zhì)質(zhì)，局部部間夾粉粉砂，腥腥臭、飽飽和、流流塑；（3）第四四系殘積積層（QQel）粉質(zhì)粘粘土（QQel）：層厚為為0.8801

55、13.330m，層層頂埋深深3.440112.660m，褐褐紅色，以以粘粒、粉粉粒為主主，含少少量風(fēng)化化巖塊及及粉細(xì)砂砂，濕，可可塑；含砂粉粉質(zhì)粘土土（Qeel）：層厚為為0.77066.900m，層層頂埋深深3.44066.600m，褐褐紅色、花花斑色，以以粘粒、粉粉粒為主主，含110115%石石英砂及及少量風(fēng)風(fēng)化碎屑屑巖塊，為為風(fēng)化殘殘積土，局局部可見見殘余結(jié)結(jié)構(gòu)，濕濕，可塑塑；（4）白堊堊系上統(tǒng)統(tǒng)沉積巖巖層（KK2）：全風(fēng)化化泥質(zhì)粉粉砂巖（KK2）：層層厚2.007.220m，層層頂埋深深5.44099.200m，褐褐紅色，原原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)可辨認(rèn)認(rèn)，巖芯芯呈堅硬硬土柱狀狀，少量量碎塊狀狀，巖

56、質(zhì)質(zhì)極軟,遇水易易軟化崩崩解；強(qiáng)風(fēng)化化泥質(zhì)粉粉砂巖（KK2）：層層厚0.605.770m，層層頂埋深深8.000119.880m，褐紅色，泥泥質(zhì)粉砂砂結(jié)構(gòu)，原原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)清晰,巖石強(qiáng)強(qiáng)烈風(fēng)化化，巖芯芯呈半巖巖半土狀狀堅硬硬土柱狀狀，局部部碎塊狀狀，巖質(zhì)質(zhì)極軟，巖巖塊手折折易斷，濕濕水易軟軟化崩解解，巖體體基本質(zhì)質(zhì)量等級級為類；中風(fēng)化化泥質(zhì)粉粉砂巖（KK2）：層層厚0.6010.10mm，層頂頂埋深88.600200.700m，褐褐紅色，泥泥質(zhì)粉砂砂和層狀狀構(gòu)造，鈣鈣泥質(zhì)膠膠結(jié)，巖巖石裂隙隙較發(fā)育育，巖芯芯呈碎塊塊狀短短柱狀，巖巖質(zhì)軟，錘錘擊聲啞啞可碎，巖巖體基本本質(zhì)量等等級為類；微風(fēng)化化泥質(zhì)粉粉

57、砂巖（KK2）：層層厚2.1014.70mm，層頂頂埋深113.660223.110m，褐褐紅色，泥泥質(zhì)粉砂砂和層狀狀構(gòu)造，鈣鈣泥質(zhì)膠膠結(jié)，裂裂隙稍發(fā)發(fā)育，巖巖芯呈短短長柱柱狀，巖巖質(zhì)較硬硬，錘擊擊聲脆，巖巖體基本本質(zhì)量等等級為類。典典型地質(zhì)質(zhì)剖面和和各土層層物理參參數(shù)分別別如圖22、表11所示：圖2 典型型地質(zhì)剖剖面1.3 水水文條件件按含水介質(zhì)質(zhì)及埋藏藏條件，場場地地下下水屬基基巖裂隙隙水及上上層滯水水頂部人人工填土土層屬上層層滯水含含水層。層層淤泥、層層粉質(zhì)粘粘土(殘殘積土)、層含砂粉粉質(zhì)粘土土和層全風(fēng)化化帶屬細(xì)細(xì)粒土，含含水貧乏乏，屬相相對隔水水層?；鶐r裂隙隙水主要要賦存于于層強(qiáng)風(fēng)化

58、化泥質(zhì)粉粉砂巖及及層中風(fēng)化化泥質(zhì)粉粉砂巖，具具承壓性性、各向向異性，在在節(jié)理裂裂隙較發(fā)發(fā)育的地地段賦存存豐富，透透水性強(qiáng)強(qiáng)。層微風(fēng)化化泥質(zhì)粉粉砂巖，巖巖體較完完整，裂裂隙不發(fā)發(fā)育，透透水性較較差，含含水量不不大。地地下水的的補(bǔ)給來來源主要要是大氣氣降水及及側(cè)向逕逕流補(bǔ)給給。地下下水的水水位受大大氣降水水影響較較大，雨雨季地下下水位上上升，旱旱季地下下水位下下降。表1 土層層物理參參數(shù)土層土體粘聚強(qiáng)強(qiáng)度C(Kpaa)土體內(nèi)摩擦擦角（）錨固體摩擦擦阻力（Kpa）人工填土101016淤泥44113粉質(zhì)粘土241457含砂粉質(zhì)粘粘土351763全風(fēng)化泥質(zhì)質(zhì)粉砂層層371768強(qiáng)風(fēng)化30032120中風(fēng)

59、化70033180微風(fēng)化2000353002 支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)選型型根據(jù)設(shè)計方方案，基基坑開挖挖深度約約為9.0m；根據(jù)勘勘察資料料，基坑坑側(cè)壁巖巖土分布布較為復(fù)復(fù)雜，有有雜填土土、淤泥泥、粉質(zhì)質(zhì)粘土(殘積土土)、含砂砂粉質(zhì)粘粘土、全風(fēng)風(fēng)化泥質(zhì)質(zhì)粉砂巖巖；坑底底主要為為粉質(zhì)粘粘土(殘殘積土)、淤泥泥、含砂砂粉質(zhì)粘粘土及全風(fēng)風(fēng)化泥質(zhì)質(zhì)粉砂巖巖，局部部為強(qiáng)中風(fēng)化化泥質(zhì)粉粉砂巖(、層)。地地下水埋埋藏較淺淺，水文文地質(zhì)條條件較復(fù)復(fù)雜。結(jié)結(jié)合本工工程的基基坑特點點和巖土土工程條條件，不不宜采用用放坡開開挖的基基坑支護(hù)護(hù)方案，比比較可行行的支護(hù)護(hù)方案為為地下連連續(xù)墻+內(nèi)支撐撐（或錨錨桿）或或排樁+內(nèi)支撐撐（或

60、錨錨桿）支支護(hù)方案案。分別別對兩種種方案進(jìn)進(jìn)行比較較，得到到各自的的優(yōu)缺點點3如表22所示：表2 兩種種支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)方案案的比較較比較項地下連續(xù)墻墻+內(nèi)支撐（或或錨桿）排樁（鉆孔孔灌注樁樁）+內(nèi)支撐（或或錨桿）+止水帷帷幕適用性 軟軟土或砂砂土地基基軟土或砂土土地基施工技術(shù)難難度與速速度 較難，較較慢一般，快防水效果好較好對機(jī)械要求求程度較高一般占用場地較大一般結(jié)構(gòu)安全性性好較好施工費用較高較低本基坑周邊邊環(huán)境復(fù)復(fù)雜，施施工工期期要求在在亞運之之前完工工，基坑坑開挖面面積較大大，并受受施工費費用的限限制，在在保證基基坑支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)確確?；涌蛹爸苓呥叚h(huán)境安安全的前前提下，盡盡可能節(jié)節(jié)約投資資，達(dá)到