基坑支护锚索预应力损失数值模拟研究（论文）.pdf

第45卷第8期 2018年4月 工程技 术 Engineering and Technology 建 筑 技 术 开 发 Building Technology Development 基 坑 支 护 锚 索 预 应 力 损 失 数 值 模 拟 研 究 韦 方 兴 (玉林 市 富林房 地产 有 限责任 公 司 ，广 西 玉林 537000) [摘 要 ]通过 FLAC3D建 立了一个桩锚体系的数值模型，并对模型计算结果的水平位移和竖直位移加以分析，说明建立的 模型较适合，得到了比较理想的结果。通过总结现场施工理论，可为指导后续类似工程建设参考。 [关键词 ]基坑支护 ；数值模拟 ；锚索 ；预应力 [中图分类号 ]U416．217 [文献标志码 ]A [文章编号 ]1001—523X (2018)08-0082-02 N um erical Sim ulation of Prestress Loss of Anchorage Cable in Foundation Pit Wei Fang—xing [Abstract]A numerical model of pile anchor system is established by FLAC3D，and the horizontal displacement and ve~ical displacement of the calculated results are analyzed．The results show that the established model is more suitable and the ideal result is obtained．The theory of field construction is summed up to guide the construction of similar projects． [Keywords]foundation pit support；num erical simulation；anchorage cable；prestress 预应力锚索 自工程应用以来，已经越来越频繁地应用于 众多的实际工程中，包括水利水电、矿 山、公路铁路及大多 数的基建工程 中，可 以说预应力锚索及其支护体系 已经成为 边坡和基坑支护的主要手段之一。预应力锚索凭借其在改善 边坡岩土体应力分布，提高岩土体的整体的承载力和完整性 方面发挥越来越重要的作用，已经广泛应用于世界各地。 但锚索预应力的损失及其影响因素的作用机理仍然不是 特别明确，尤其是对于较破碎岩土体的边坡，与工程实践相 比还有很多不足 ，缺乏深入系统 的理论研究，并且近几年的 预应力锚索边坡因锚索失效导致 的滑坡也造成了极坏的社会 影响。 1 工程概况 旧城及棚户区改造项 目位于贵阳市，场区东侧紧邻河滨 公园，交通便利。该项 目所在场地按建设需要划分为3个地 块，其上拟建有7栋单体建筑，规划用地面积65986m2，总建 筑面积 557007．4m ，建成后将成为贵阳市的地标级城市综合 体。开挖后的基坑深度大于30m，将形成高度 (19．0~38．3 m) 不等的基坑边坡。 场地基岩为较破碎的白云岩，属于碳酸盐岩系，且位于 岩溶发育地段，不 良地质作用一般发育，场地复杂程度为二 级 (中等复杂场地)；场地岩土种类较多，主要为杂填土，红 粘土、强风化 白云岩及中风化白云岩，性质变化较大，地基 等级为二级 (中等复杂地基)。 1．1 周边环境 工程位于贵阳市瑞金南路旁，北侧临贵州省总工会及一 在建高层 (31层 )，南临瑞花巷旁 (人员非常密集)，西侧为 花溪大道。工程周边环境较为复杂，边坡安全等级均为一级。 1．2 地层构造及岩性 本场地位于贵阳向斜北部、图云关断层的西侧、五里关 背斜 的东侧，呈单斜缓倾构造，场区岩体节理较发育，岩体 较破碎。 1．3 水文条件 (1)地表水场区原为商业用地，场地内无地表水。 收稿日期 ：2017-12-30 作者简介 ：韦方兴 (1991一)，男，广西玉林人，助理工程师，主要 研究方向为建筑结构。 · 82· (2)地下水场地地下水主要是裂隙水、孔隙水和上层滞水。 本地区属基岩 山区，第 四纪松散堆积层分布相对较薄， 主要由坡积、残坡积等组成，富水性较差，受大气降水的补给。 场区内地下水主要补给源为大气降水，地下水的丰富程度与 大气降水的多少成正比，地表水在接受了大量大气降水后由 地表快速下渗到岩层孔隙和裂隙，沿裂隙和层隙自高向低通 过沟谷排出。 2 模型建立 2．1 锚索结构单元 岩土体性质 的分布充满着不均匀性和不确定性，这主要 是由于岩土体的形成经历了亿万年之久，各种构造演化和消 解再生使得岩土体有很强的区域性，且初始应力场十分复杂， 与工程稳定性相关的岩土体的本构关系与应力路径、成分及 结构等都受到众多因素的影响和制约，因此，岩土体与结构 相互作用的数值模拟一直是一个值得关注的难题，FLAC3D 提供了许多种结构单元模型，包括锚索单元、桩单元、壳单 元等。 锚索的锚固作用主要是依靠外锚固段和内锚固段的固定， 然后通过钢绞线的预应力对岩土体和支护结构施加影响，控 制其变形。内锚 固段的固定主要来 自于水泥砂浆的连结。因 此锚索单元考虑的便是材料 的形状、性质参数和水泥砂浆的 性质。锚索的局部坐标系统定义的规则为：中心轴与x轴重合； X轴方 向为节点 a到节点b；Y轴与不平行局部 轴 的全局 Y 轴或全局 轴在横截面上的投影对齐。 锚索通过水泥砂浆与周围岩石产生摩擦力的作用，节点 的上方采用弹簧一滑块