【正文】 圖 方案三土釘軸力圖 50 方案四 建模 22 支護加強段單元剖面圖，如圖 。最大變形出在基坑深度 m 處，接近坑腳的位置，最大水平水 移值 mm。 47 圖 方案三基坑開挖完成后 合位移云圖及矢量圖 方案三地面沉降曲線如 圖 。 土 釘設(shè)計參數(shù)，如表 。最大值出現(xiàn)在距坡腳約 12 m 處，最大值為 mm。最大 沉降值為 ，出現(xiàn)在離基坑邊緣約 20m的位置。 土釘、錨索按梅花形布置 ， 計算模型沿基坑周邊走向方向取 m，如圖 。因為受到基坑外土體的約束作用， 最小值出現(xiàn)在坑腳位置，隆起值為 mm。 2 mm 影響范圍在基坑外 40 m， 1 mm 影響范圍在基坑外 52 m。 圖 變形監(jiān) 測點示意圖（地表、邊坡、坑底） 方案一合位移云圖及矢量圖 ，如 圖 ~圖 。模型左右邊界、前后邊 28 界施工法向約束，底邊界施加固定約束，如圖 。 表 預(yù)就歷程錨索 物理力學(xué)參數(shù) 序號 土釘型號 密度? (kg/m3) 彈性模量 E (GPa) 橫截面積 A (mm2) 漿體粘聚力 Cg (N/m) 漿體摩擦角g? 漿體 剛度gk (N/m/m) 漿體周長 gP (mm) 壓縮強度 cF (KN) 拉伸強度 tF (KN) 1 自由段 7800 195 1 1 1 471 2 錨固段 7800 195 2179。 27 表 土釘物理力學(xué)參數(shù) 序號 土釘型號 密度? (kg/m3) 彈性模量 E (GPa) 橫截面積 A (mm2) 漿體粘聚力 Cg (N/m) 漿體摩擦角 g? 漿體剛度 gk (N/m/m) 漿體周長 gP (mm) 壓縮強度 cF (KN) 拉伸強度 tF (KN) 1 Φ20 7800 200 2179。本文 ? 取 3倍，得到計算用變形模量，如表 。基 坑變形分析假定不受地下水位的影響，計算 土體 取飽和重度。噴層面板 采用 shell 殼單元模擬，線彈性本構(gòu)模型。采用分階放坡的土釘墻支護型式，設(shè)置六道土釘，掛網(wǎng)噴砼。西客站基坑工程是重要的臨時工程，為合 理評估基坑開挖引起的 水平 變形及地表沉降，確?；娱_挖對周圍環(huán)境和建筑物的影響控制在允許范圍之內(nèi)。為漿體摩擦角， Pg 為漿體與錨單元或巖體的實際周長，σ m為有效圍壓。 t3。力學(xué)過程和流體擴撒過程的特征時間分別定義為 4 / 3mccutLKG?? ? () 2 /fcct L c? () 其中， Lc為特征長度 (模型體積與表面積之比 )， Ku 是不排水體積模量， G 為剪切模量， ρ 是密度， c 是擴撒率。對于理想多孔介質(zhì)，比奧模量 M 與流體體積模量 Kf的關(guān)系為： ( ) (1 ) /f fKM n n K K??? ? ? ? () 其中， K 為固體體積模量，而對于室溫下的純水而言 Kf=2179。 對于小變形，流體 質(zhì)量守恒 方程為： tqq vii ????? ?, () 20 式中 qv是流體 單位 體積源 強 度 (1/s)， ζ 是單位體積孔隙介質(zhì)的流體體積 變化量。對于地下水問題， FLAC3D 認(rèn)為地下水位以上的孔壓為零，且不考慮氣相的作用，這種近似方法對于可忽略毛細(xì)作 用的材料是適用的。 初始的自重應(yīng)力場，可以先在自重條件下計算至平衡，然后再將所有的節(jié)點位移置零。 控制位移為零，只需將速度取得很小，計算時步取得很大即可。 （ 2）邊界條件的處理 ① 應(yīng)力邊界條件 18 FLAC3D 中默認(rèn)情況下，邊界為自由表面（自由表面是一種特殊的應(yīng)力邊界條件）使用其內(nèi)部命令，可以給出任一邊界或部分邊界的外力和應(yīng)力情況。 ?FLAC3D的網(wǎng)格中可以有界面，這種界面將計算網(wǎng)格分割為若干部分，界面兩邊的網(wǎng)格可以分離，也可以發(fā)生滑動，因此，界面可以模擬節(jié)理、斷層或虛擬的物理邊界。滲流計算可以與靜力、動力或溫度計算耦合，也可以單獨計算。動力計算可以與滲流問題相耦合。 ?三種彈性模型：各向同性、橫向各向同性、正交各向異性。 （ 2） FLAC3D利用動態(tài)的運動方程進行求解，即使問題在本質(zhì)上是靜力問題。 FLAC3D計算原理 (1) 空間導(dǎo)數(shù)的有限差分近似 在 FLAC3D中采用了混合離散方法，區(qū)域被劃分為常應(yīng)變六面體單元的集合體，而在計算過程中，程序內(nèi)部又將每個六面體分為以六面體角點為角點的常應(yīng)變四面體的集合體，變量均在四 面體上進行計算，六面體單元的應(yīng)力、應(yīng)變?nèi)≈禐槠鋬?nèi)四面體的體積加權(quán)平均。 ③ 研究坑底隆起變形規(guī)律。 （ 5）做好雨季期間基坑坑頂?shù)孛嬗不约翱觾?nèi)、外積水的有組織排放； （ 6）疏干井避開主體建筑基礎(chǔ)樁基位置，若位置與樁位沖突，降水井可在2m范圍內(nèi)移動。 降水井 (疏干井 )井徑 700mm，井管直徑 500mm，井管采用混凝土無砂濾水管，管壁外側(cè)回填濾料。 36m（ 4倍柱網(wǎng)距）。 （ 1）止水帷幕設(shè)計： ①北區(qū)酒店綜合體雙塔區(qū)域、南區(qū)高層辦公樓區(qū)域、地鐵 1線外伸部分的帷幕采用高壓旋噴，樁徑 1100mm，間距 800mm。 降水 設(shè)計 （詳見施工圖） 綜合考慮場地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，基坑周邊環(huán)境及基坑深度，依據(jù)基坑工程有關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程，結(jié)合周邊類似工程經(jīng)驗，本工程采用全封閉止水帷幕的截水方案，大口徑管井坑內(nèi)降水，坑外回灌實現(xiàn)基坑開挖和主體建設(shè)必須的地下水控制目標(biāo)。 10 取六根土釘做基本實驗，獲取土釘承載力設(shè)計值。采用分階放坡的土釘墻支護型式，設(shè)置六道土釘，掛網(wǎng)噴砼；加強段采用預(yù)應(yīng)力錨桿和土釘墻結(jié)合的復(fù)合土釘墻支護，設(shè)置二道土釘、四道預(yù)應(yīng)力錨索，掛網(wǎng)噴砼； （ 3）預(yù)埋地鐵 1號線外伸端東側(cè)（橫穿站東路，鄰近臨時道路） 33剖面：挖深約 ， 1:。 勘察報告提供相關(guān)參數(shù)如下表： 8 根據(jù)周邊類似基坑施工經(jīng)驗，結(jié)合基坑規(guī)范規(guī)程及相關(guān)文獻，考慮全封閉止水帷幕內(nèi)土層的降水作用和勘察報告土層相關(guān)指標(biāo)的實驗方法，經(jīng)與勘察單位協(xié)調(diào)溝通，將土層抗剪強度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值（粘聚力 C、內(nèi)摩擦角φ）上調(diào) 10%，作為基坑支護設(shè)計力學(xué)參數(shù)： 地形地貌及水文地質(zhì)條件 擬建場地位于黃河 、小清河沖積平原的邊緣相，場地以北有小清河，以東有臘山河。主要呈薄層或透鏡體分布于該層中部。 ⑦ 2細(xì) 砂：淺棕黃色，中密，礦物成分為石英、長石，局部含少量卵石。 ⑤ 4泥鈣質(zhì)膠結(jié)礫巖：淺棕黃色，呈泥鈣質(zhì)膠結(jié)，鉆探巖芯呈碎塊狀或短柱狀，零星分布。 層厚： ～ ，層底深度： ～ ，層底標(biāo)高： ～ 米。 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件 工程地質(zhì)條件 勘區(qū)地層上部為第四系全新統(tǒng)河流沖積成因的軟可塑粘性土、局部夾中、粗砂、卵石土，下部為第四系更新統(tǒng)山前沖洪積成因的粘性土，夾砂土及卵石土，鉆探深度范圍內(nèi)地層可分為 9層，自上而下分述如下： ①填土：分布于場地表層，分為素填土（①層）和雜填土（① 1層）。 本設(shè)計為東廣場基坑工程的支護結(jié)構(gòu)設(shè)計。 （ 6）《 濟南西客站站前廣場 抽水試驗報告》，濟南市勘察測繪研究院， 20xx年 9 月。 （ 3）《 濟南市西客站站前廣場深基坑降水方案設(shè)計優(yōu)化研究 》合作意向書，濟南， 20xx 年 4 月。 站前廣場基坑工程挖深大部分 13m，北區(qū)酒店綜合樓雙塔和南區(qū)高層辦公樓區(qū)域挖深 ，預(yù)埋地鐵 1號線挖深 ～ ，基坑支護范圍約 470m179。 標(biāo)高，意味濟南軌道交通 6號線預(yù)埋工程與站前廣場同時建設(shè)。 ②粉質(zhì)粘土：褐黃色，局部黃褐色，可塑，濕，含鐵錳氧化物，無搖振反應(yīng)，刀切面較光滑，干強度和韌性中等。 ⑤ 2砂層：主要為中砂，淺 棕黃色，中密，礦物成分為石英、長石，局部為中密粗砂、卵石土。 層厚： ～ ，層底深度： ～ ，層底標(biāo)高： ～ 7 。 ⑧卵石土：中密，其母巖成分為石灰?guī)r，亞圓形，粒徑 2～ 6厘米，含量 60～80％，混棕黃色粘性土，局部膠結(jié)為礫巖。中粒結(jié)構(gòu)?？碧狡陂g屬平水期，在鉆孔中測得地下水靜止水位埋深 ～ ，相應(yīng)標(biāo)高 ～ 米，水位隨季節(jié)性變化較大，變化幅度 ～ 。 HRB400 強度標(biāo)準(zhǔn)值 fyk=400N/mm178。 250布置，噴砼 C20，厚度 80mm。 （ 5）基坑開挖邊緣 2m范圍內(nèi)無堆載， 2m以外至一倍基坑開挖深度范圍內(nèi)按15kPa設(shè)計；若需超過以上荷載請通知設(shè)計修正。 ②高壓水：壓力 36～ 40Mpa、流量 75L/min； ③壓縮空氣：壓力 ～ 、流量 ～ ； ④三管提升速度： 8～ 12cm/min； ⑤擺角： 300； ⑥擺動速度 :8～ 10r/min； ⑦鉆孔施工時鉆孔偏斜率應(yīng)控制在 1%以內(nèi)； ⑧為保證止水帷幕施工效果，建議進行試噴試驗，以有效驗證、明確帷幕設(shè)計施工參數(shù)。南區(qū)高層辦公樓區(qū)域（ 2 2 3 32疏干井）井深 23m，其他均20m。 500mm，排水溝集水井均距坡腳≥ 300mm?；娱_挖引起的地表沉降影響范圍。三維 連續(xù)體快速拉格朗日分析（ FLAC3D）是由美國 Itasca Consulting Group Inc 開發(fā)的三維顯式有限差分法程序，它可以模擬巖土或其他材料的三維力學(xué)行為。 圖 四面體 (3) 阻尼力 對于靜態(tài)問題 ， FLAC3D在式 (3)的不平衡力中加入了非粘性阻尼，阻尼力表示為： )()()( lilili vs ig ntFtf ??? () 其中： ?為阻尼系數(shù)，其默認(rèn)值為 。而且在求解大變形過程中，因每一時步變形很小，可采用小變形本構(gòu)關(guān)系，只需將各時步的變形疊加，即得到了大變形。這是 FLAC3D的默認(rèn)模式，通過動態(tài)松弛方法得到靜態(tài)解。滲流服從各向同性達西定律，流體和孔隙介質(zhì)均被看作可變 17 形體。 ?對于通常的巖體、土體或其他材料實體，用八節(jié)點 六面體單元模擬。由于地下工程往往體形比較復(fù)雜，并且形狀大小不一，使得網(wǎng)格的劃分成為整個分析過程中的瓶頸。這里所說 的速度與物理中的速度概念有一些差別。初始應(yīng)力場問題很復(fù)雜，因為構(gòu)造應(yīng)力常常分布極不均勻，而費用昂貴的現(xiàn)場地應(yīng)力測量只能給出計算范圍中少數(shù)幾個點的地應(yīng)力 值，很難給出準(zhǔn)確的應(yīng)力場。比如土體的固結(jié)，就是一種典型的流固耦合現(xiàn)象，在土體固結(jié)過程中超孔隙水壓力的逐漸消散導(dǎo)致了土體發(fā)生沉降，在這個過程包含兩種力學(xué)效應(yīng)：（ 1）孔隙水壓力的改變導(dǎo)致了有效應(yīng)力的改變，從而影響土體的力學(xué)性能，如有效應(yīng)力的減小可能使土體達到塑性屈服。 (4) 計算完全飽和巖土體中的滲流問題，可以采用顯式差分法或者隱式差分法； (5) 滲流問題可以和固體 (力學(xué) )問題、熱問題進行耦合； (6) 流體和固體的耦合程度依賴于固體顆粒骨架的壓縮程度，用 Biot 系數(shù)表示顆粒的可壓縮程度。在完全流固耦合情況下，孔隙水壓力的改變會產(chǎn)生力學(xué)變形，同時體積應(yīng)變又會導(dǎo)致孔隙水壓力的改變。下面分別進行介紹。 由軸向位移增量△ ut，計算軸向力增量△ Ft： 22 △ Ft=K△ ut () 其中， △ ut=（ u1[b]u1[a]）178。界面直接可能產(chǎn)生的最大剪切力取決于 漿體的剪切剛度，單位厚度漿體的剪切剛度kg為 )/21ln( 2 DtGk g ?? π () 式中： G為漿體的剪切模量； t為漿體環(huán)的厚度； D 為鋼筋索的直徑。 圖 錨 桿 單元中的界面力學(xué)模型 24 第三 章 支護方案 變形規(guī)律研究 計 算目的 綜合考慮場地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，基坑周邊環(huán)境及基坑深度，依據(jù)基坑工程有關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程，結(jié)合周邊類似工程經(jīng)驗，擬選 擇放坡和復(fù)合土釘墻支護相結(jié)合的形式，既充分利用現(xiàn)有場地盡量放坡，加快先期施工進度，又通過土釘墻、復(fù)合土釘墻支護增加邊坡剛度。采用分階放坡的土釘墻支護型式，設(shè)置五道土釘，掛網(wǎng)噴砼。為方便建模工作，做適當(dāng)?shù)暮喕幚硎窃试S的。 圖 開挖與支護順序示意圖 （ 3） 初始地應(yīng)力 基坑工程埋深較淺，一般不考慮構(gòu)造地應(yīng)力的影響。究 其原因，除了由于地基土并不是理想彈性體，其成層性、孔隙率和含水 等因素對彈性性質(zhì)有顯著影響外，在室內(nèi)試驗中不可避免地存在土樣 擾動的問題，破壞了土的天然結(jié)構(gòu)，使得測得的壓縮模量偏小 （ 梁發(fā)云， 20xx） 。 HRB335：屈服強度：335Mpa、抗拉強度： 445Mpa、斷后伸長率： ≥17%。計算用的錨桿 力學(xué)參數(shù)如表 。 200布置，噴砼 C20，厚度 100mm。土釘間排距不變，按梅花形布置、或矩形布置，對基坑邊坡整體變形影響不大。 地表沉降曲線 形如降水漏斗形。最大變形出在基坑深度 12 m 處，接近坑腳 位置，最大水平水移值 mm。 圖