邯鄲市藝術(shù)中心基坑支護優(yōu)化設(shè)計與施工_加固-論文網(wǎng)

1、邯鄲市藝術(shù)中心基坑支護優(yōu)化設(shè)計與施工_加固-論文網(wǎng)論文摘要：影響基坑邊坡的各種不確定因素錯綜復(fù)雜，為了確保邯鄲市藝術(shù)中心基坑工程的結(jié)構(gòu)可靠度，在系統(tǒng)分析方法的基礎(chǔ)上，運用數(shù)理統(tǒng)計理論確定了邊坡破壞面的分布規(guī)律，分析了邊坡失穩(wěn)機理及其特點。依據(jù)有限元理論研究了基坑邊坡的穩(wěn)定性，重點討論了邊坡失穩(wěn)的特性和破壞面結(jié)構(gòu)特性，并用風(fēng)險設(shè)計理論以收益最大的原則建立了對邊坡塊體加固設(shè)計的優(yōu)化與施工。最后實證研究表明該體系的可行性及可靠性，為工程的加固設(shè)計提供依據(jù)。論文關(guān)鍵詞：基坑支護,穩(wěn)定性,加固,優(yōu)化,施工引言邊坡穩(wěn)定性分析是巖土工程的一個重要研究內(nèi)容，而引起邊坡破壞的因素錯綜復(fù)雜，大量實踐經(jīng)驗證明，邯鄲

2、地區(qū)居大多數(shù)邊坡失穩(wěn)的產(chǎn)生都與其內(nèi)部的各種軟弱結(jié)構(gòu)面引起的破壞密切相關(guān)，尤其是IV、V級結(jié)構(gòu)面組合形成引起的破壞甚為嚴(yán)重，由于這些結(jié)構(gòu)面在邊坡上具有出露位置不確定性及相應(yīng)的不同組合形式和規(guī)模、延伸范圍不連續(xù)性等特點，導(dǎo)致基坑邊坡穩(wěn)定性分析和加固方案的制定成為目前工程中的一個難題。本文對此提出的基坑邊坡穩(wěn)定性分析和加固設(shè)計優(yōu)化與施工方法，可為工程的加固設(shè)計提供參考依據(jù)。2工程概況邯鄲市地處北緯3620-44，東經(jīng)11403-40，位于河北省南部和晉冀魯豫四省交界的中心地帶；邯鄲市藝術(shù)中心地處太行山東麓山前丘陵向華北沖洪積平原的滏陽河階上，地形平坦，地表主要為苗圃和樹林；屬暖溫帶半濕潤半干旱大陸性

3、季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨熱同期；具有春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽，冬季寒冷少雪等特征。由于場地內(nèi)地勢低洼，雨季易于積水下滲，自然排水條件不好。地下水靜止水位埋深為5.967.38m。70.0米深范圍內(nèi)揭露地層以第四系沖洪積地層為主，主要以粘性土、粉土為主，偶見砂土，根據(jù)其巖性及物理力學(xué)性質(zhì)自上而下可分為16層，估算得場地內(nèi)ZK3的等效剪切波速(Vse)為167.8m/s，為中軟土場地。而基坑深最淺處為-8.0m，最深處為大劇院主舞臺部分-17.0m，基坑開挖深度范圍內(nèi)主要為素填土、粘性土、粉土和粉細砂層為主，且局部夾淤泥質(zhì)土，土質(zhì)松軟，穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)性差，地下水位較高?；又ёo設(shè)計各

4、土層參數(shù)見表1表1基坑支護設(shè)計參數(shù)Table1Parametersoffoundationpitsupportdesign 地層編號及名稱 土層厚度 重力密度 三軸試驗總應(yīng)力 三軸試驗有效應(yīng)力 h(m) （KN/m3） Ccu(KPa) cu(度) C(KPa) (度) 1層素填土 0.70 18.0 2層粉土 2.02 17.0 18.5 11.7 21.0 9.8 2 層粉質(zhì)粘土 0.70 18.6 27.1 12.7 27.8 10.6 3層粉土 1.75 18.3 15.9 16.0 16.0 14.0 4層粉質(zhì)粘土與粘土 6.20 19.1 28.0 16.1 31.5 14.1 4

5、 層粉土 1.02 19.5 35.0 25.4 43.0 20.1 4 層粉細沙 1.17 20.0 37.0 5層粉土 1.44 20.5 31.1（UU法） 18.0（UU法） 6層粉質(zhì)粘土與粘土 3.79 20.1 43.0（UU法） 14.6（UU法） 3基坑邊坡的組成和搜索 邊坡穩(wěn)定性是一個復(fù)雜的問題，主要表現(xiàn)在系統(tǒng)規(guī)模龐大，評價指標(biāo)的類型及度量標(biāo)準(zhǔn)不同，指標(biāo)描述的方式不同，評價信息不完整等。一般認(rèn)為邯鄲地區(qū)邊坡失穩(wěn)主要是氣候的季節(jié)性循環(huán)和周期性變化造成土體內(nèi)的裂隙發(fā)展，繼而裂隙張開、延伸、擴展、貫通，致使土抗剪強度呈現(xiàn)明顯下降趨勢和變動性。由于上述現(xiàn)象導(dǎo)致土坡內(nèi)滑動面上的剪應(yīng)力分

6、布不均勻，各點不能同時達到破壞，造成結(jié)構(gòu)面上應(yīng)力集中，抗剪強度降低，結(jié)構(gòu)面互相連接成為較大的潛在滑動面。為了克服邯鄲地區(qū)邊坡穩(wěn)定分析的隨意性和不確定性，本文運用定量描述分析。首先利用統(tǒng)計測線法對邊坡各區(qū)段分層，并對各層結(jié)構(gòu)面不確定的出露位置進行實測，找出基坑結(jié)構(gòu)面的發(fā)育和分布情況，見表2。表2邯鄲市文化藝術(shù)中心各區(qū)段結(jié)構(gòu)面分布實測數(shù)據(jù)Table2CulturalArtsCenterofHandansurfacedistributionstructureofeachsectionmeasureddata 區(qū)段 結(jié)構(gòu)面發(fā)育和分布實測狀況 1 傾向018.3；3.815.7 傾角22.138.6；2

7、7.248.7 2 傾向1232.5；5.329.5 傾角1940.8；21.445.7 3 傾向7.227.6；1441.3 傾角11.131.6；18.935.7 由表1可知，結(jié)構(gòu)面每一幾何參數(shù)的概率分布情況，根據(jù)表2可以建立反映土體結(jié)構(gòu)面空間分布幾何特征參數(shù)的概率統(tǒng)計模型，見表3。 表3邯鄲市文化藝術(shù)中心開挖邊坡中結(jié)構(gòu)面傾向、傾角、跡長、間距的統(tǒng)計成果Table3CulturalArtsCenterofHandanCity,inthestructureoftheexcavatedslopesurfaceinclination,dip,tracelength,spacing,statist

8、icalresults朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音 統(tǒng)計指標(biāo) 區(qū)段 概率模型 平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 間距 1 負(fù)指數(shù) 0.07 0.07 2 0.06 0.06 3 0.07 0.07 傾向 1 正態(tài)分布 2.6 1.51 2 17.7 1.17 3 9.6 1.05 傾角 1 5.15 0.55 2 5.36 0.26 3 2.74 0.37 跡長 1 對數(shù)正態(tài)分布 0.16 0.08 2 0.09 0.07 3 負(fù)指數(shù) 0.06 0.06 4基坑邊坡ansys分析計算 根據(jù)ansys模擬原理，把土坡當(dāng)成變形體，取X軸為開挖邊坡的走向方向，長度為邊坡的長度；Y軸為由坡外指向坡內(nèi)，長度取15m；Z軸

9、向上，高度按邊坡土層的厚度。建模完成后按照土的變形特性，將變形體劃分成許多單元體，計算出模型內(nèi)的應(yīng)力分布，將應(yīng)力水平較高的點連接起來作為計算邊坡中潛在的滑動面并再劃分成若干個小弧段li，小弧段li上的應(yīng)力等于弧段中點所在的單元的應(yīng)力，表示為，。由小弧段li與水平線的傾角為，可求得作用在弧段上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力分別為：再根據(jù)莫爾庫倫強度理論，該點土的抗剪強度為，將滑動面上所有小弧段的剪應(yīng)力和抗剪強度分別求出來以后，以該面上抗剪強度的總和與各單元沿滑動方向的剪應(yīng)力總和的比值作為安全度量指標(biāo)，對抗剪強度指標(biāo)進行一定的強度折減或荷載放大，通過上式分析計算得出為安全系數(shù)為1.36。然后按照塊體理論隨機搜索的方法在ansys模擬圖上，切取一邊坡開挖面，求取結(jié)構(gòu)面與邊坡開挖面的交線（結(jié)構(gòu)面在邊坡開挖面上的跡線），結(jié)合邊坡面上各組結(jié)構(gòu)面出露跡線的相互交切和組合情況，通過表3和安全系數(shù)可算出可能滑動破壞面的失穩(wěn)情況。其計算參數(shù)和穩(wěn)定分析結(jié)果如表4所示。表4邊坡穩(wěn)定性分析選用的計算參數(shù)級分析結(jié)果Table4Calculationofslopestabilityanalysisparametersselectedlevelresults 編號 摩擦系數(shù)f 內(nèi)聚力(CMPa) 失穩(wěn)土體 失穩(wěn)平均深