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1、本科生毕业论文（设计）题 目 ：基于flac3D深基坑开挖模拟与支护设计 指导教师: 职称:评 阅 人: 职称:摘 要随着城市化过程中不断涌现的高层建筑和超高层建筑以及城市地下空间的开发，深基坑工程越来越多，深基坑工程项目的规模和复杂性日益增大，给深基坑工程的设计和施工带来了更大的挑战。在这样的背景下，深基坑支护结构设计和变形量预测已成为岩土工程领域的重要研究课题之一。本文以武汉市万达广场深基坑工程作为研究对象，利用勘查资料和深基坑支护结构设计要求，比选合理的基坑支护方案并进行相应的计算设计。同时，本文针对深基坑工程变形量验算等难以解决的问题引用了flac3D数值模拟方法，对基坑开挖、支护结构
2、施工进行全方位的模拟监测，将计算设计结果和模拟计算结果进行对比验算，得出比较合理的支护结构设计方案和变形量控制方案。根据基坑实际情况和勘查资料，本文选择的围护方案为以大直径混凝土排桩、双排桩、角撑与对顶撑相结合的内支撑为主的多种联合支护方案，结合坡顶大面积卸土减载、坑内被动区加固的措施。计算部分主要设计计算大直径混凝土排桩（钻孔灌注桩）桩长、内力和配筋，而对卸土减载、内支撑结构、坑内被动区加固和降水设计只进行了简要的说明；flac3D模拟部分主要从建立模型、设置大直径混凝土排桩、放坡开挖、放坡坡面土钉施工、预应力锚索（代替内支撑）施工和基坑主体开挖为顺序进行建模计算，最后进行变形量监测、分析，
3、输出桩单元、锚单元的内力分布情况并给出相应的结论与建议。本文以常规计算和数值模拟相结合的方式进行参考对比，常规计算和数值模拟分析结果非常接近，给出了有效合理的安全系数。关键词：深基坑 支护设计 flac3D模拟 数值模拟AbstractWith the urbanization process ,high-rise buildings and supertall buildings are continuously emerging .As a result ,underground space development project and deep excavation project b
4、ecome more and more. At the same time, the scale and complexity of deep excavation increasing bigger. they make the design and construction of deep excavation to face greater challenges. So structural design and deformation prediction of deep excavation has become an important research issue in the
5、field of geotechnical engineering. In this paper, the deep excavation of Wanda Plaza, Wuhan is studied. And using survey data and structural design of deep excavation requirements to select reasonable foundation pit ,then to conduct the corresponding design. The meantime, as checking the deformation
6、 of deep excavation is a difficult problems ,it uses flac3D numerical simulation method to monitor the progress of deep pits excavation, construction .Then comparing the design results of the calculation and simulation results to obtained reasonable support structure design and control program of de
7、formation. According to the actual situation and exploration data, the envelope of large diameter piles concrete piles, angle brace and top brace on the combination of a variety of internal support-based programs are selected, combined with slope Top large dump load shedding and the reinforcement me
8、asures of pit passive zone. 1) The calculation part of the paper mainly introduce the design and calculation of large diameter concrete piles or bored pile, and the rest just briefly introduce the dumping load shedding, internal support structure, the pit design of passive zone strengthening and pre
9、cipitation.2) With flac3D, successively study the model building, setting large diameter concrete piles, sloping excavation, soil nailing construction, pre-stressed cable (instead of internal support) construction and excavation for the foundation pit .Finally, conduct the deformation monitoring , o
10、utput pile element, the internal force distribution analysis in anchorage unit .And then, provide the corresponding conclusions and recommendations. In this paper, conventional calculations and numerical simulation methods are used. And their results were very close. So it can give an effective and
11、reasonable safety factor through the combination of these methods. Key words: deep excavation design flac3D numerical simulation目 录第一章 绪论1第一节 选题思路1第二节 设计流程1第二章 工程概况及场地工程地质条件3第一节工程概况3第二节 场地工程地质条件4第三章 A-OPQRSA段基坑支护结构设计9第一节设计依据9第二节设计参数9第三节A-OPQRSA段基坑支护方案选择10第四节A-OPQRSA段基坑减载放坡设计12第五节A-OPQRSA段基坑支护桩设计13第六
12、节A-OPQRSA段基坑地下水控制方案设计21第四章 基于flac3D基坑开挖模拟分析23第一节 关于flac3D的概述23第二节 基坑维护方案23第三节 计算模型及参数24第四节 初始应力计算25第五节 支护桩施工27第六节 模拟分层开挖和设定锚杆28第七节 设置采样记录变量30第八节 计算结果分析31第五章 结论与问题40第一节 结论40第二节 设计过程中存在问题41致谢42参考文献43附录44第一章 绪论第一节 选题思路深基坑工程设计是当今岩土工程界关注的热点话题，深基坑工程的难题在于对变形量的预测，基坑允许的变形、垂直位移的计算是比建筑物自身允许的沉降和沉降计算更为复杂的课题，但又是基
13、坑工程尤其是在软土地区和工程地质、水文地质复杂地区无法回避的问题。传统的基坑设计以考虑稳定性为主，极少涉及基坑的变形计算，主要是由于基坑工程设计计算方法和计算手段不成熟。但是随着近几年来大型市政工程建设的进展，基坑环境保护问题日益突出，对基坑变形的控制越来越严格，从而引发了新一轮基坑工程设计理论的革命从强度控制向变形控制的转变。正是在这样的大背景下计算机技术在岩土工程界也得到了广泛的应用，直到现在国内外关于岩土工程的计算机软件非常多，每个软件都尤其独特的优势和使用条件，在众多的岩土工程软件中由美国ITASCA咨询公司开发的flac3d三维快速拉格朗日分析程序在分析大变形问题方面具有独特的优势。
14、软件体提供了针对岩土体和支护体系的各种本构模型和结构单元更是突出了flac的“专业”特性，因此在国际岩土工程界非常流行，近年来，在国内flac应用也日渐广泛拥有越来越多的用户群。本文设计基坑为武汉是万达广场深基坑工程，基坑工程开挖深10余米，而且场地工程地质条件和水文地质条件非差特殊，存在10几米的软塑流塑粘土、淤泥质粘土，基坑变形预测及计算是基坑设计不可回避的问题。因此，在常规的极限平衡法设计基坑支护体系的基础上采用flac建立三维模拟计算，通过两种方法的分析对比，监测基坑变形，检查设计支护体系的工作性状和深基坑的安全稳定性系数。本文首先通过极限平衡法设计求出支护桩桩长、最大弯矩、配筋等，然
15、后通过计算提供的支护桩桩长建立flac计算模型，然后模拟放坡开挖，进行坡面土钉开挖，最后进行基坑主体开挖继而进行后处理分析，得出结论。第二节 设计流程 本文设计方法采用极限平衡法和数值模拟相结合的方式进行设计分析，首先根据场地勘查报告、基坑设计说明书并且结合场地实际情况比选出适合的支护体系方案，然后利用极限平衡法对支护方案进行设计。在以上的基础上，根据场地土体的物理、力学性质及土层的分布情况，利用flac3d创建计算模型，通过设置位移、地下水、重力、外荷载等边界条件，初始平衡模拟开挖前场地土体状态，然后设置结构单元（桩单元、预应力锚杆单元、土钉单元）模拟开挖计算，得到位移变形云图、应力云图、结构单元内力图等资料。最后对比分析两种方法计算结果，综合提出合理的结论与建议。本文的设计流程图如下：Flac模拟设计说明勘查资料建立分析模型比选支护体系方案内支撑大直径排桩进入初始平衡放坡减载双排防渗帷幕土钉加固对比土压力计算土压力计算建立结构单元确定排桩桩长桩土钉计算内支撑力锚杆（代替内
