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《河道開挖對周邊建筑物影響數(shù)值分析.pdf》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、58工程技術(shù)河道開挖對周邊建筑物影響數(shù)值分析郭星宇(上海長凱巖土工程有限公司,上海200070)摘要:本文根據(jù)河道開挖深度及河道與建筑物關(guān)系,利用通用有限元軟件PLAXIS建立平面應(yīng)變有限元分析模型,模擬河道開挖對建筑物的影響,并將計算結(jié)果與實測結(jié)果進行了對比。在土方開挖及潛水滲流雙重作用下,河道開挖對周邊建筑物影響顯著,計算結(jié)果與實測結(jié)果比較接近。關(guān)鍵詞:河道開挖;傾斜;有限元分析模型;潛水滲流DOI:10.3969/j.issn.1671-6396.2014.04.025城市建設(shè)過程中由于景觀需要常進行河道開挖或改
2、造,表1土層物理力學(xué)性質(zhì)表土層天然壓縮一般而言,開挖深度大于5.0m視作深基坑,需要根據(jù)基坑土層粘聚力摩擦角土層名稱厚度重度模量編號3(kPa)(°)穩(wěn)定性要求及周邊環(huán)境保護要求采取必要的基坑支護措施,(m)(kN/m)(Mpa)以保證基坑自身安全并減小基坑開挖對周邊環(huán)境的影響。若①填土1.418.05.010.0--是在無任何支護措施前提下進行基坑開挖,基坑開挖及潛水②粉質(zhì)粘土2.018.516.715.96.75滲流過程中,坑外土體會向坑內(nèi)發(fā)生位移,造成基坑周邊地④粉質(zhì)粘土11.018.619.912.76.42粘
3、土夾粉表沉降。若基坑周邊有建筑物分布,則基坑開挖對建筑物的⑤未鉆穿19.937.48.46.55質(zhì)粘土影響會非常顯著。建筑物采用滿堂水泥土攪拌樁進行了地基處理,根據(jù)建目前,國內(nèi)外學(xué)者采用數(shù)值模擬、模型試驗、現(xiàn)場監(jiān)測筑地基處理技術(shù)規(guī)范(JGJ79-2002)可得攪拌樁復(fù)合地基的等方法對基坑開挖引起周邊建筑物變形問題進行了研究,通壓縮模量:過基坑監(jiān)測資料的分析得到開挖過程中,圍護結(jié)構(gòu)及基坑周Em=+E(1?m)E[1,2]spps——(式1)邊建筑物變形特點及關(guān)系;研究影響基坑周邊土體變形的因素[3,4]。由于基坑開挖問題
4、的復(fù)雜性,傳統(tǒng)的計算方法式中:Esp為復(fù)合土層的壓縮模量;Ep為攪拌樁的壓縮受到了一定的限制,采用有限元方法對基坑卸荷狀態(tài)下土體模量,Ep=(100~120)fcu(kPa),假定攪拌樁樁身水泥土90d的應(yīng)力場和位移場進行研究[5-7]更為普遍。但目前對于淺層齡期的立方體抗壓強度平均值fcu=800kPa,本次計算潛水含水層降水開挖,特別在無支護和止水措施情況下引起Ep=110×0.8MPa=88Mpa;Es為樁間土的壓縮模量;m為樁的基坑周邊環(huán)境變形的研究則相對較少。土面積置換率,m=d2/de2=0.244。本文以
5、某工程為例,利用通用有限元軟件PLAXIS建立通過計算得到復(fù)合地基物理力學(xué)性質(zhì)如表2所示:表2復(fù)合地基物理力學(xué)性質(zhì)表平面應(yīng)變有限元分析模型,計算分析無支護措施條件下河道天然重度粘聚力摩擦角壓縮模量序號3開挖對周邊建筑物的影響。(kN/m)(kPa)(°)(Mpa)1工程概況復(fù)合②18.515.715.926.6地基④18.618.712.726.3某工程擬開挖河道為東西走向,寬約34m,河道改造采用放坡型式進行開挖。施工過程中未采用支護及止水措施,由于摩爾-庫侖準則在土力學(xué)中的廣泛應(yīng)用,本工程土本次總開挖深度約7.0m
6、。體分析采用該模型。其破壞準則為:距離原駁岸18m左右處為一新建住宅小區(qū),其中3#樓1?1?f()σ=Isin?+?cosθ?sinθsin??距離河道開挖邊線最近,最近距離約11m。建筑物為磚混結(jié)1?σσ?3?3?構(gòu),采用深層水泥土攪拌樁復(fù)合地基,攪拌樁樁長約8m,J?c?cos?=02——(式2)樁端在④層粉質(zhì)粘土層。本文選取3#住宅樓為對象進行計算,分析河道開挖對建式中:I1為應(yīng)力張量的第一不變量;J2為應(yīng)力偏量的第筑物的影響。二不變量;θσ為羅德角;c為粘聚力;φ為內(nèi)摩擦角。2工程地質(zhì)條件規(guī)定以拉為正,且σ1≥
7、σ2≥σ3時,流動準則采用主應(yīng)力的表達形式為:根據(jù)巖土工程勘察報告,3#樓場地③層粉土層缺失,②g(σ)=σ?σN層粉質(zhì)粘土層直接和④層軟-流塑狀粉質(zhì)粘土相接,且④層31ψ土較厚,達11m,土層物理力學(xué)性質(zhì)如表1所示,場地常年1+sinψN=ψ水位約在標高1.80~3.30m變化。1?sinψ——(式3)3河道開挖時建筑物的沉降計算式中:ψ為剪脹角,可用來模擬實際情況中觀測到的密3.1計算參數(shù)及計算模型選取實土體的擴容現(xiàn)象。中國西部科技2014年4月第13卷第04期總第297期59為模擬基坑開挖過程中降水的影響,模型進
8、行了土水耦計算結(jié)果顯示河道開挖降水使建筑物產(chǎn)生不均勻沉降,合計算,Plaxis程序認為水的滲流符合Darcy定律,為區(qū)別建筑物靠近基坑側(cè)沉降最大,達13cm,而距離基坑越遠沉浸潤面上下、在非飽和土和飽和土中地下水滲流方式的不降逐漸減小,距基坑最遠處的沉降僅為9cm左右,不均勻沉r同,在Darcy定律中對滲透系數(shù)引入一個折減系數(shù)K。