【正文】 供變形模量、泊松比值。 方案五 33支護(hù)單元 挖深約 ， 1:。每個錨單元均允許沿軸向產(chǎn)生變形并發(fā)生屈服。如果問題中的擾動僅僅是由于孔隙水壓力的改變引起的，那么流體進(jìn)程和力學(xué)進(jìn)程可以不耦合；若是由于力學(xué)擾動引起的，則二者耦合程度要考慮流固剛度比的影響。 FLAC3D 在分析含有孔隙水壓力的問題時，根據(jù)是否設(shè)置流體計算，有滲流模式和無滲流模式兩種計算模式。對于初始的構(gòu)造應(yīng)力場，需要利用 FLAC3D中內(nèi)嵌的 FISH 語言編寫程序來添加。 ② 位移邊界條件 FLAC3D 中不能直接控制位移?？梢阅M材料中的瞬態(tài)熱傳導(dǎo)以及溫度應(yīng)力。 每個單元可以有不同的材料模型或參數(shù)，材料參數(shù)可以為線性分布或隨機(jī)分布。 (2) 運(yùn)動方程 FLAC3D 以節(jié)點(diǎn)為計算對象，將力和質(zhì)量均集中在節(jié)點(diǎn)上，然后 通過運(yùn)動方程在時域內(nèi)進(jìn)行求解。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)?？觾?nèi)設(shè)置疏干井，共31眼，北區(qū)酒店綜合體塔樓區(qū)域（ 7疏干井）井深 23m，其他均 20m。 （ 2）基坑側(cè)壁安全等級為一級。保留先期施工一階基坑南、北側(cè)部分邊坡，按 1： 、北兩側(cè)一階 基坑形成的邊坡，掛網(wǎng)噴砼。 ⑨輝長巖殘積土：黃綠色，密實(shí)，濕，原巖劇烈風(fēng)化，結(jié)構(gòu)全部破壞，具塑性，手捏呈土狀。 ⑥粘土：淺棕黃色，硬塑，濕，含鐵錳氧化物及其結(jié)核，少量姜石，無搖振反應(yīng)，刀切面光滑，干強(qiáng)度和韌性高。主要分布于該層中下部。 （ 8）《西客站站前廣場基坑工程地下水控制》，濟(jì)南市勘察測繪研究院， 20xx年 6 月。 工程概況 濟(jì)南西客站是京滬高鐵沿線五個始發(fā)站之一，濟(jì)南西客站市政配套工程是濟(jì)南市為配合高鐵站正常使用而配套建設(shè)的工程。 ① 1雜填土：雜色，成分 主要為建筑垃圾，磚塊、灰渣等，結(jié) 構(gòu)松散，位 于該層上部。該 層內(nèi)主要有 2個亞層，分述如下： ⑥ 1粉質(zhì)粘土：淺棕黃色，硬可塑，濕，含鐵錳氧化物，無搖振反應(yīng)，刀切面較光滑，干強(qiáng)度和韌性較高。 層厚： ～ ，層底深度： ～ ，層底高程： ～ 米。 （ 6） 主要結(jié)構(gòu)材料 水泥 鋼筋 φ： HPB235 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 fyk=235N/mm178。 （ 3）本工程為臨時性工程，設(shè)計時限 12個月。 南廣場：周邊布置降水井，共 23眼，設(shè)計井深均為 20m。 13 我們采用 Flac3D對放坡土釘墻、復(fù)合土釘墻設(shè)計方案進(jìn)行驗(yàn)算。節(jié)點(diǎn)運(yùn)動方程可表示為如下形式： llili mFtv ??? () 其中 )(tFli 為在 t 時刻 l 節(jié)點(diǎn)的在 i 方向的不平衡力分量，可由虛功原理導(dǎo) 15 出。 (2) FLAC3D有五種計算模式。溫度計算可以與靜力、動力或滲流計算耦合，也可單獨(dú)計算。實(shí)際上，位移并不參與 FLAC 的計算。 滲流 原理 FLAC3D 可以模擬多孔介質(zhì)中的流體流動，比如地下水在土體中的滲流問題。在無滲流模式下，也可以在節(jié)點(diǎn) 上設(shè)置孔隙水壓力，但其值保持不變，固體單元的屈服判斷由有效應(yīng)力決定。 流固剛度比是指流體模量和固體模量之間的比值，定義為： 24 / 3k MR KG?? ? () 如果固體的剛度很大，或流體具有高壓縮性，則得出 Rk 較小，稱之為相對剛性骨架，可以 不進(jìn)行耦合計算；如果固體模量較小，流體不可壓縮，則Rk 較大，稱之為相對柔性骨架，這時需要進(jìn)行耦合分析。若錨單元兩節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)重合，錨單元與實(shí)體單元聯(lián)結(jié)成整體，不產(chǎn)生相對位移；錨單元節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)不重合時，錨單元與實(shí)體元之間產(chǎn)生相對位移，其位移大小與界面模型參數(shù)有關(guān)。采用預(yù)應(yīng)力錨桿及土釘墻結(jié)合的復(fù)合土釘墻支護(hù)，設(shè)置七道土釘、三道預(yù)應(yīng)力錨索，掛網(wǎng)噴砼。 變形模量由壓縮模量換算得到，如下式 sEE ???0 （ ） 26 )1/()21)(1( ???? ???? （ ） 式中： 0E 為變形模量（ MPa）； s E 為壓縮模量（ MPa）； ? 為泊松比。105 30 179。圖 ~圖 為開挖計算有限 差分網(wǎng)格，最大開挖深度 H=，考慮基坑土質(zhì)情況的開挖影響范圍，計算深度和寬度為最大開挖深度的（ 2~3） H，即模型整體高度取 30 m，整體寬度為 130 m。整個坡面變形是上小下大，最大變形出現(xiàn)中下部。 方案二開挖完成后最終 合位移云圖及矢量圖 ，如 圖 。 錨索預(yù)應(yīng)力設(shè)計值為 160KN，基坑開挖完成后有應(yīng)力損失，最大值為 KN。最大 沉降值為 ，出現(xiàn)在離基坑邊緣約 。土釘、錨索按 梅花形布置，計算模型沿基坑周邊走向方向取 ， 如圖 。 按 1: 比例放坡，坡角較小， 基坑開挖坡面出形整體向上反彈趨勢。 由圖 可見， 11 剖面支護(hù)加強(qiáng)段預(yù)應(yīng)力錨索減少基坑水平變形效果較明顯，深度 10m 位置減小變形量 %，深度 8m 位置減小變形量 %，深度 6m位置減小變形量 %。 39 圖 方案二開挖完成后基坑合位移云圖及矢量圖 方案二 地面沉降曲線如圖 。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。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。計算用的錨桿 力學(xué)參數(shù)如表 。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(yàn)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） 。為方便建模工作，做適當(dāng)?shù)暮喕幚硎窃试S的。 圖 錨 桿 單元中的界面力學(xué)模型 24 第三 章 支護(hù)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(yàn)，擬選 擇放坡和復(fù)合土釘墻支護(hù)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(jìn)度，又通過土釘墻、復(fù)合土釘墻支護(hù)增加邊坡剛度。 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。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。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(dá)到塑性屈服。這里所說 的速度與物理中的速度概念有一些差別。 ?對于通常的巖體、土體或其他材料實(shí)體，用八節(jié)點(diǎn) 六面體單元模擬。這是 FLAC3D的默認(rèn)模式，通過動態(tài)松弛方法得到靜態(tài)解。 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 。基坑開挖引起的地表沉降影響范圍。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。 （ 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。 HRB400 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 fyk=400N/mm178。中粒結(jié)構(gòu)。 層厚： ～ ，層底深度： ～ ，層底標(biāo)高： ～ 7 。 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(qiáng)度和韌性中等。 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(hù)范圍約 470m179。 （ 6）《 濟(jì)南西客站站前廣場 抽水試驗(yàn)報告》，濟(jì)南市勘察測繪研究院， 20xx年 9 月。 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）。 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。主要呈薄層或透鏡體分布于該層中部。采用分階放坡的土釘墻支護(hù)型式，設(shè)置六道土釘，掛網(wǎng)噴砼；加強(qiáng)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(hù)，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:。 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(yàn)，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(shí)現(xiàn)基坑開挖和主體建設(shè)必須的地下水控制目標(biāo)。 36m（ 4倍柱網(wǎng)距）。 （ 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。 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(diǎn)為角點(diǎn)的常應(yīng)變四面體的集合體，變量均在四 面體上進(jìn)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。 ?三種彈性模型：各向同性、橫向各向同性、正交各向異性。滲流計算可以與靜力、動力或溫度計算耦合，也可以單獨(dú)計算。 （ 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。 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(diǎn)位移置零。 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(qiáng) 度 (1/s)， ζ 是單位體積孔隙介質(zhì)的流體體積 變化量。力學(xué)過程和流體擴(kuò)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(kuò)撒率。為漿體摩擦角， Pg 為漿體與錨單元或巖體的實(shí)際周長，σ m為有效圍壓。采用分階放坡的土釘墻支護(hù)型式，設(shè)置六道土釘，掛網(wǎng)噴砼?；?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。 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(qiáng)度 cF (KN) 拉伸強(qiáng)度 tF (KN) 1 Φ20 7800 200 2179。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 。 2 mm 影響范圍在基坑外 40 m， 1 mm 影響范圍在基坑外 52 m。 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 。最大值出現(xiàn)在距坡腳約 12 m 處，最大值為 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 。 圖 方案三土釘軸力圖 50 方案四 建模 22 支護(hù)加強(qiáng)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。 土 釘設(shè)計參數(shù)，如表 。最大 沉降值為 ，出現(xiàn)在離基坑邊緣約 20m的位置。因?yàn)槭艿交油馔馏w的約束作用， 最小值出現(xiàn)在坑腳位置，隆起值為 mm。 圖 變形監(jiān) 測點(diǎn)示意圖（地表、邊坡、坑底） 方案一合位移云圖及矢量圖 ，如 圖 ~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)