软土地基多道支撑基坑稳定性的强度参数折减有限元分析

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近年来,随着有限元软件的成熟和计算机技术的发展,强度参数折减法在边坡工程中应用和研究越来越多,但是这种方法在基坑工程中的应用尚不成熟。本文以大型有限元软件Plaxis为平台,针对采用有限元强度参数折减法分析华东沿海地区典型软土地基多支撑基坑稳定性的相关问题开展研究。主要工作如下:(1)介绍了软土基坑失稳的常见破坏形式和基坑稳定性分析的主要方法,分析了应用有限元强度折减法分析基坑稳定性存在的主要问题。(2)引入了有限元数值分析软件Plaxis,介绍了应用于稳定性分析的常见土体的本构模型,讨论了MC模型和DP模型之间安全系数的相互转换关系。(3)针对典型的多支撑软土基坑工程算例,运用有限元强度参数折减法进行了整体稳定性分析。土体分别采用HS模型和MC模型模拟,讨论了收敛特征判别点的合理选择问题,提出采用挡墙内侧开挖面附近土体作为收敛判断的判别点较为合理;对比了两种模型得到的稳定安全系数与考虑支撑轴力的极限平衡法分析结果的差别,采用HS模型得到的安全系数与采用极限平衡法得到的结果比较接近,而MC模型所得到的计算结果则偏大。分析了基坑宽度、基底下软土层厚度、挡墙插入深度、挡墙刚度等因素对整体稳定性的影响,并比较了采用两种不同的土体本构模型对分析结果的影响。(4)建立了杭州地铁彭埠站典型断面深基坑工程的有限元模型,对比了土方开挖中的数值计算结果和监测数据,讨论了HS模型中重要刚度参数的选取。在此基础上,通过有限元分析得到的安全系数和考虑支撑轴力的极限平衡法结果比较接近,验证了有限元分析过程的正确性。(5)建立了杭州地铁湘湖站北2基坑的有限元模型,将有限元强度参数折减法应用于具体基坑工程事故的分析,详细讨论了引起事故发生的可能原因。
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