FLAC-3D深基坑的开挖与支护的命令流.pdfVIP

FLAC-3D深基坑的开挖与支护的命令流--第1页

FLAC3D深基坑的开挖与支护的命令流

一、实例工程

南宁地区地层属于河流阶地二元地层，广泛分布有较厚的圆砾层，国内尚无在类似地层

条件下建设地铁基坑的经验，为此，可使用FLAC3D对基坑开挖的全过程进行三维数值模

拟，在对比实测数据的基础上，总结圆砾层中地铁车站深基坑的地下连续墙水平变形及周围

地表沉降变形特征。

该基坑位于大学路与明秀路交叉路口处，沿大学东路东西向布置。车站基坑长465m，

标准断面宽度为20.7m，为地下两层式结构，底板埋深为15.535m（相对地面），顶板覆土

厚度大于3m。本工程主体建筑面积21163.6m2，主要结构形式为双柱三跨框架箱型结构。

本工程所处的大学路为南宁市东西向的主要交通枢纽，车流量大，人流密集，地面条件复杂。

基坑施工采用明挖顺作法施工，围护结构为800mm厚地下连续墙+内撑（三道内支撑

加一道换撑）的支护体系。第一道支撑采用钢筋混凝土支撑，尺寸为800×900mm，冠梁同

时作为第一道钢筋混凝土支撑的围檩。第二、三道支撑及换撑使用钢支撑并施加预加力，直

径为609mm，壁厚为t=16mm，斜撑段采用800×1000mm钢筋砼腰梁，其余为2×I45C

钢围檩。

二、模型建立

建模工作由两部分组成，实体模型部分，包括土体和地下连续墙；结构单元部分，包括

混凝土支撑和钢支撑。

根据对称性原理，拟选取1/2的实际工程尺寸进行分析。考虑到实际的基坑长度将近

500m，根据以往的经验，选取全部长度的一半虽然能够得到满意的结果，但是由于中间部

分的基坑基本处于同样的受力状态，这样会使大部分的计算长度变为重复的计算，降低了计

算效率。根据初步计算结果和经验，最终确定的基坑尺寸为，宽度取基坑的最大宽度24m，

开挖深度19m，基坑长度36m。根据地勘报告，合并相似土层，模型中共划分了7个土层。

在FLAC3D中，围护结构可以用衬砌单元(liner)或实体单元模拟。根据Zdravdovi的研

究，在二维平面基坑模拟中，分别采用实体单元和梁单元(相当于三维模型中的衬砌单元)计

算所产生的墙体变形差别小于4%，而引起地表沉降的主要原因是围护结构变形造成的地层

损失，可见上述两种方法计算结果的差别可忽略不计。相比于衬砌单元(liner)，实体单元物

理模型清晰，参数相对较少且容易确定，因此本例围护结构采用实体单元模拟。

模型的范围必须要足够大以覆盖基坑开挖可能影响的区域，同时又要兼顾计算效率。根

据现行国家和个地方规范的要求，参考已有的研究成果，影响范围为4倍开挖深度，整个

模型的尺寸为96×144×39（长×宽×高m）。为减少不必要的网格，网格划分原则为基

坑附近密集，远处稀疏，模型共有节点10890个，单元9408个。模型如图所示。

FLAC-3D深基坑的开挖与支护的命令流--第1页

FLAC-3D深基坑的开挖与支护的命令流--第2页

FLAC3D3.00

Step2ModelPerspective

10:08:32WedApr162014

Center:Rotation:

X:-1.889e+001X:40.000

Y:8.953e+000Y:0.000

Z:-1.123e+001Z:290.000

Dist:3.114e+002Mag.:0.512