基坑支护的数值模拟
基于Abaqus基坑支护数值模拟
基于Abaqus基坑支护数值模拟为了准确评估基坑开挖过程中的土体变形、受力特性及支护对开挖基坑的加固影响规律，利用ABAQUS软件建立了二维有限元数值模型，对基坑开挖和支护过程中的变形和受力进行了数值模拟，并对比分析了现场监测数据和数值模拟结果，模拟计算所得土体、围护结构的位移与监测值进行对比分析，发现数值模拟结果与监测数据吻合较好，说明所建模型的正确性及该数值模拟与实际情况有较高匹配度，研究结果可为深基坑土方的开挖、支护提供理论依据。
标签：有限元模型;数值模拟;监测数据;对比分析前言随着我国城市化建设的高速发展，基坑工程中发生事故的概率逐渐上升，基坑工程因此越来越重视[1] 。
目前国内对于基坑安全稳定性计算方法主要有三种，包括有极限平衡法、土抗力法和有限元法等。
极限平衡法运用广泛，其原理相对较简单，但是它无法分析研究检测过程中产生的位移、应变等。
土抗力法仅考虑三种极限状态下的土压力，即主动、被动和静止土压力，由于假设条件为完全弹性、平面滑裂等情况，导致计算结果与实际情况相差甚远[2] 。
有限元法相比于极限平衡法和土压力法就显得比较灵活，它不仅可以分析应变、位移等数据，还可以处理分析区域的复杂特征和边界条件[3-5]。
一基坑支护数值模型建立1基本假定为了突出问题本质，作如下假设：（1）假设模型中岩土体是均匀的、各向同性的弹塑性体，按照平面应变单元计算;（2）假设支护结构为完全弹性体;（3）因为采取了基坑降排水措施和设有止水帷幕，所以在基坑开挖的过程中不存在渗流的影响，（4）假设未进行开挖的土方在自身重力作用下保持固结状态，不关注土体最初的应力情况;（5）假设施工的过程中，对基坑周围土体的力学情况未造成影响。
高度为桩长的2倍以上，本次支护桩的长度15.4m，入岩深度为3m，因此模型宽度为100m，深度为100m，基坑形状为对称结构，取基坑的一半建立二维平面模型，岩土体均采用弹塑性模型，塑性模型采用库伦摩尔模型，单元类型选用平面应变模型。
基于ABAQUS基坑支护数值模拟与实测数值研究
基于ABAQUS基坑支护数值模拟与实测数值研究一、引言在城市建设和地下工程中，基坑支护是一项非常重要的工程技术。
基坑支护的稳定性和安全性直接影响到周边建筑物和地下设施的安全。
对基坑支护的稳定性和安全性进行数值模拟和实测研究具有重要意义。
本文利用ABAQUS软件进行基坑支护数值模拟，并结合实测数据进行研究，以深入探讨基坑支护的稳定性和安全性问题。
二、基坑支护的数值模拟方法1.基坑支护的工程背景基坑支护是地下建筑施工中用于保证基坑稳定和安全的一种工程措施。
在实际的工程施工中，通常会采用钢支撑、混凝土搅拌桩、挡土墙等方式来对基坑进行支护。
这些支护措施的设计和施工需要考虑到土体的力学性质、支护结构的受力特点以及地下水位等因素，基坑支护的稳定性和安全性问题成为了工程中的重要研究内容。
2.数值模拟的基本原理数值模拟是利用计算机软件对工程问题进行仿真分析的一种方法。
在基坑支护的数值模拟中，通常可以采用ABAQUS有限元分析软件。
ABAQUS软件可以对基坑支护结构的受力情况进行模拟，并且可以考虑复杂的边界条件和土体的非线性力学性质，因此非常适合用于基坑支护的数值模拟研究。
3.基坑支护数值模拟的步骤基坑支护数值模拟的步骤包括：建立基坑支护的有限元模型、设置边界条件和加载条件、进行仿真计算和分析结果。
需要根据实际工程情况，建立基坑支护的有限元模型，包括土体、支护结构和地下水等。
然后，设置相应的边界条件和加载条件，例如土压力、地下水压力等。
进行仿真计算，得到基坑支护结构的受力情况，分析支护结构的稳定性和安全性。
三、基坑支护数值模拟与实测数据的对比分析1. 实测数据的采集方法在实际工程中，可以通过钻孔、土壤采样、张力计等方式对基坑支护结构进行实测。
通过对土体应力、位移、变形等参数的实测，可以获取基坑支护结构的实际受力情况和变形情况。
2. 实测数据与数值模拟结果的对比分析将实测数据与数值模拟结果进行对比分析，可以验证数值模拟的准确性和可靠性。
基于PLAXIS的深基坑支护设计的数值模拟
度 、 体参数 等设 计 、 工 和 自然环境 因素对 支护结 构 变形 的影 响 ， 给 出一 些控制 基 坑 变形 的方 法 与 土 施 并
建议 ， 为深基 坑 工程 的设 计 和施 工提供 了参 考 。
关键 词 深基 坑 ， 塑性模 型 ，支护 ，数值模 拟 弹
Ｎｕ ｅ ｉａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｍ ｂ ｒ ｎ ｓｇ ｆＤｅ ｐ ｍ ｒ ｃ ｌＳ ｍ ｌ ｔｏ ｆＴｉ ｅ ｉ ｇ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｅ
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ｆ ｃｏ ｓ ｏ ｅ ｉｎ， ｏ ｓ ｕ ｔ ｎ ａ ｄ ｎ ｔ ｒ ｌ ｎ ｉ ｎ ｎ ｎ ｅｆ ｃ ｆ ｈ ｅ ｏ ｍａｉ ｎ ｏ ｍｂ ｒ ｇ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｅ ｅ ａ ｔ ｒ ｆｄ ｓ ｇ ｃ ｎ ｔ ｃ ｉ ｎ ａｕ ａ ｅ ｖｒ ｍｅ ｔ ｆ ｔ ｅ ｄ ｆ ｒ ｔ ｆ ｉ ｅ ｉ ｔ ｔ ｒ ｓｗ ｒ ｒ ｏ ｏ ｏ ｅ ｏ ｔ ｏ ｔ ｎ ｕ
摘
要
深基 坑 开挖和 支护是岩 ３ ＿程领 域研 究 的热 点和 难 点 ， 何 通过 有 效 控 制其 变形使 基 坑 工 程 ￣－ Ｔ － 如
深基坑支护设计及稳定性数值模拟分析共3篇
深基坑支护设计及稳定性数值模拟分析共3篇深基坑支护设计及稳定性数值模拟分析1深基坑支护设计及稳定性数值模拟分析一、设计思路在建筑施工过程中，深基坑的支护是公认的难点和重点。
基坑支护需要充分考虑基坑深度、土体类型、周边环境、地下水位等因素。
采用合理的支护方案和结构，能够有效保证基坑的稳定和安全性。
对于深基坑的支护，常用的方式包括混凝土支撑、拱形支撑、钢支撑、罐式、双层挡墙和组合式支撑等。
不同的支护方式适用于不同的土体类型和基坑深度。
例如，混凝土支撑适用于基坑深度较浅的稳定土体，而双层挡墙则适用于基坑深度较深并有较大振动的土体。
二、支护设计1.基坑参数深基坑支护的设计应考虑基坑的尺寸、形状、深度等参数，这些参数对于支护方案的设计具有至关重要的作用。
2. 土体类型不同的土体类型对于基坑的支护设计也有影响。
基坑所处的土体类型可以分为岩土、砾石、沙土、粘土等。
在不同的土体类型中，需要考虑土体的力学性质和力学特性，并制定相应的支护措施。
3. 基坑深度基坑深度是支护设计中的重要参数，对于选择合适的支护方式和方案具有至关重要的作用。
对深基坑的支护，需要结合基坑深度进行有目的的设计。
根据深度，可以决定具体支护方案和结构形式。
三、数值模拟分析在进行深基坑支护设计时，可以使用数值模拟方法进行支护方案的优化和验证。
数值模拟能够模拟多种土体力学性质和变形规律，可以用来评估深基坑支护的稳定性和安全性。
将有限元方法应用到基坑支护的数值模型中，可以得到较为精确的支护应力和变形等信息。
根据模型计算结果，可以优化支护方式和结构形式，从而更好地协调各项设计规范和安全要求，提高基坑支护的安全性和可靠性。
四、结论深基坑支护设计及稳定性数值模拟分析是一项复杂的工作，需要充分考虑各种因素，制定合理的支护方案。
数值模拟分析在设计中的应用，可以检查和验证支护方案的可行性和有效性。
基于此，我们可以不断完善并提高深基坑支护设计的水平，促进深基坑施工的更加安全和有序。
基坑支护锚索预应力损失数值模拟
基坑支护锚索预应力损失数值模拟“基坑支护锚索预应力损失数值模拟”是一项对深基坑工程进行安全评估的必要措施。
在现代城市建设过程中，由于城市地区土地资源紧张和城市化进程加速，越来越多的高层建筑和地下工程项目涌现出来，并致使深基坑施工正在逐渐普及。
然而，随着建筑的高度和基坑深度的增加，它对基础构造的要求更高，同时也带来了很多不同的安全隐患。
为了确保深基坑的施工安全，需要在建造的初期对基坑支护进行精准计算和模拟，以实现对其的评估和监测。
目前，基坑支护锚索预应力损失数值模拟的方法已经完全成熟，并且广泛应用于深基坑工程的建设中。
通过预应力锚索数值模拟，可以研究各种不同情况下锚索的受力状态，并基于此来预测出锚索的应力损失情况。
在此基础上，可以对基坑支护的设计和安装进行优化，以确保其在施工过程中的安全稳定运行。
在进行基坑支护锚索预应力损失数值模拟时，需要采用专业的计算方法。
目前主要的方法包括有限元方法（FEM）、有限差分方法（FDM）、边界元方法（BEM）以及其它一些方法。
在选择合适的计算方法时，需要考虑许多因素，例如施工现场的实际情况、锚索的类型和特点、地质环境，以及预应力系统的结构等因素。
精确掌握这些因素，可以帮助我们选择最佳的数值计算方法，并减少误差和不确定性。
在进行模拟之前，先要对深基坑结构进行细致的分析和设计。
特别是要考虑基坑支护结构的型式、支撑方式、坑壁稳定性等问题，这些问题决定了支护锚索的位置、数量及空间应力状态，对模拟分析结果有很大的影响。
一些先进的计算软件，如ABAQUS、ANSYS、SAP2000、PLAXIS等可以用来模拟这些问题。
当然，需要了解针对不同情况下使用这些软件的具体技术和方法。
在进行模拟计算时，需要使用来自真实工地的数据。
用于模拟锚索预应力损失所需数据包括：锚线的参数，锚线两端端子下拉力的大小，坑壁稳定系数等信息。
根据这些信息可以确定锚索的位置和数量。
确认了锚索的空间位置和形态，就需要进一步建立锚索预应力损失模型。
基于ABAQUS基坑支护数值模拟与实测数值研究
基于ABAQUS基坑支护数值模拟与实测数值研究1. 引言1.1 研究背景基坑工程是城市建设中常见的一种工程形式，其施工过程中需要进行基坑支护结构设计以确保施工安全和工程质量。
基坑支护结构设计的准确性和可靠性对工程施工和后续使用都具有重要意义。
随着计算机技术的发展，基于数值模拟的基坑支护研究逐渐成为工程领域的热点问题。
1.2 研究目的研究目的：本文旨在利用ABAQUS软件对基坑支护结构进行数值模拟，并通过与实测数据对比，探讨基坑工程中支护结构设计的有效性和可靠性。
具体目的包括：1. 分析不同基坑支护结构设计参数对工程变形和应力的影响，为优化设计提供参考。
2. 验证数值模拟方法的准确性和可靠性，为基坑工程中的数值仿真提供技术支持。
3. 比较实测数据与数值模拟结果之间的差异和一致性，揭示基坑支护结构的实际工作状态。
4. 总结数值模拟与实测数据相互印证的规律，深入理解基坑支护结构的工程行为。
5. 对基坑支护结构设计和施工提出建议和改进意见，为工程实践提供科学依据。
1.3 研究方法研究方法是确定研究的具体操作步骤和手段。
本研究基于ABAQUS进行基坑支护数值模拟与实测数值研究，研究方法主要包括以下几个方面：1. 确定基坑支护结构设计模型：首先需要确定基坑的支护结构设计模型，包括支撑系统、挡墙结构等。
这些设计模型应当符合工程实际，并能够在ABAQUS中进行准确建模。
2. 建立数值模拟流程：在确定支护结构设计模型的基础上，建立基坑支护数值模拟的具体流程。
包括加载条件的设定、边界条件的处理、模型的求解等步骤。
3. 实测数据采集：在进行数值模拟前，需要对实际工程中的基坑支护结构进行实测，并获取相关数据。
这些实测数据将用于验证数值模拟的结果。
4. 数值模拟结果分析：在得到数值模拟的结果后，对结果进行详细的分析。
包括应力分布、变形情况等方面的分析，从而评估支护结构的性能。
5. 实测数据与数值模拟对比：将实测数据与数值模拟结果进行对比。
基于ABAQUS基坑支护数值模拟与实测数值研究
基于ABAQUS基坑支护数值模拟与实测数值研究引言在城市建设过程中，基坑支护是一个重要的工程问题。
基坑支护结构的设计和施工质量直接关系到周边建筑物的安全和城市的整体稳定。
对基坑支护结构的设计和施工过程进行深入研究是非常有必要的。
目前，随着计算机技术的快速发展，数值模拟已经成为研究基坑支护工程的重要手段之一。
本文将基于ABAQUS软件进行基坑支护数值模拟，并结合实测数据进行研究。
一、基坑支护结构的数值模拟基坑支护结构主要包括支撑桩、土壤压力墙、锚杆等，通过它们的协同作用来抵抗地下水压力和土体的侧压力，保护基坑周围建筑物的安全。
为了了解这些结构在实际工程中的受力情况，我们可以通过数值模拟的方法建立模型。
ABAQUS软件是一款非常强大的有限元分析软件，可以用来模拟各种工程结构的受力情况，包括基坑支护结构。
1.1 模型建立我们需要根据实际工程条件建立基坑支护的数值模拟模型。
这包括基坑的几何形状、土质参数、支撑桩和压力墙的布置等。
在建模过程中，需要考虑土体与支护结构之间的相互作用，以及地下水的影响等。
根据实际情况，选择合适的有限元模型和边界条件，以保证模拟的准确性。
1.2 受力分析建立了基坑支护的数值模拟模型后，我们可以对其进行受力分析。
这包括土体的变形情况、支撑桩和压力墙的受力情况等。
通过分析模拟结果，可以了解各个结构的受力情况，找出可能存在的问题，并提出相应的改进措施。
1.3 模拟验证完成受力分析后，我们还需要对模拟结果进行验证。
可以通过实测数据和现场观测来与模拟结果进行对比分析，以验证模拟的准确性。
如果模拟结果与实测数据相符，那么我们可以认为模拟结果是可信的，从而可以为工程设计和施工提供参考依据。
二、基坑支护结构的实测研究在进行基坑支护结构的实测研究时，我们主要关注基坑支护结构的变形情况、支撑桩和压力墙的受力情况等。
这些数据对于评估基坑支护结构的施工质量和安全性具有重要意义。
2.1 变形监测通过在基坑周围设置变形监测仪器，可以实时监测土体和支护结构的变形情况。
基于FLAC3D的深基坑支护三维数值模拟分析
Ｖｏ Ｉ ． ２ ９ Ｎｏ ． １，Ｆ ｅ ｂ ．２ ０ １ ７
ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ — ８ ７ ９ ８ ． ２ ０ １ ７ ． ０ １ ． ０ ０ ７
基于 Ｆ Ｌ Ａ Ｃ ３ Ｄ 的 深 基 坑 支 护 三 维 数 值 模 拟 分 析
ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｉ ｔ ｓ ｕ ｐ ｐｏ ｒ ｔ ｉ ｎ ｇ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＦＬＡＣ３ Ｄ
Ｃ Ｈ ＥＮ Ｇ Ｚｅ ｈａ ｉ 。Ｙ Ｕ Ｚｈｅ ｎｓ ｈｕ ａ ｉ （ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃｉ ｖ ｉ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ａｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ，Ｚ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｈａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ３ １ ０ ０ ２ ３，Ｚ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ）
中图分类号 ： ＴＵ ４ ７ ６ ． ４ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ １ — ８ ７ ９ ８ （ ２ ０ １ ７ ） ０ １ — ０ ０ ３ ７ — ０ ６
Ｔｈｒ ｅ ｅ — ｄｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｄ ｅ ｅ ｐ
程 泽海 ， 于 振 帅
（ 浙 江科 技 学 院 土 木 与 建 筑 工 程 学 院 ， 杭州 ３ １ ０ ０ ２ ３ ）
摘 要 ： 为 研 究 基 坑 不 同 支 护 方 式 对 围 护 结 构 变 形 及 稳 定 性 的影 响 ， 利用 Ｆ Ｉ Ａ Ｃ ３ Ｄ 三 维 快 速 拉 格 朗 日差 分 方 法 对某地铁深基坑分步开挖与支护进行数值模 拟 ， 并 对 两 种 支 护 方 案 进 行 对 比 分 析 。研 究 结 果 表 明 ： 地 下 连 续 墙 最 大 水平 位 移 出 现 在 墙 顶 ， 且 位 于 地 下 连 续 墙 长 度 方 向 的 中部 ； 在分步开挖 时 ， 第 一 步 开 挖 时 地 下 连 续 墙 的 位 移
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内支撑的选择
内支撑采用BEAM单元进行模拟，该工程中部主要采用环形内支撑，靠近边界采用支撑梁 进行基坑的支护。本工程支撑梁单元建立较为复杂，主要采用cad提取梁两端节点数据， 然后经过txt文档和excel表格简化建模步骤，并最终在FLAC3D中建立支撑梁。
模拟基坑开挖
基坑开挖前的初始地应力：先设置model elas各项同性弹性模型进行求解，生产初 始地应力后，初始化位移速度，更换采用model mohr摩尔-库伦模型模拟岩土材料 的性质，进行开挖和支护的分析求解
基坑三维数值基本参数
粘聚力c 土层名称 土层范围 密度 （Pa） 素填土 50-53m 1.8g/cm3 2e4 内摩擦角φ （°） 弹性体积 弹性切变 模量 模量 bulk（Pa） shear（pa） 1.275e9 1.121e9
15
粉砂质粉 40-50m 质粘土 淤泥质粉 25-40m 质粘土
基坑开挖后的变形网格图
基坑变形的位移矢量图
监测点的布置
基坑开挖整体位移监测视频
基坑开挖剖面上竖向位移监测视频
分部分开挖
第一步，开挖x=0,150m，y=0,150范围的基坑。
分部分开挖
第二步，开挖x=0,150m，y=150,300m范围内的基坑
分部分开挖
第三步，开挖x=150,300，y=150,300范围内的基坑
2
舒华奥体中心基坑支护工程概况
根据岩土所，李欣李工 的设计，该基坑采用 SMW工法+内支撑的设计。
基坑边界四周设置单排 的 SMW 工法支护桩，采 用三轴搅拌桩+插H型钢 的办法达到止水和挡土 的作用。
内 支 撑 采 用 双 排 1800*900构成内支撑梁。
ANSYS建模
模拟凹凸不平的地表：在±0平面上建立6条起伏3m左右的剖面线，剖面线交错 设置，可以较真实还原工程场地范围内的地表。
基坑开挖后的水平应力 分布，最大值0.4Mpa
水平应力分布
最大主应力分布
基坑开挖后的最小主应力分布
基坑开挖后的塑性区分布
shear-n：正在发生剪切破坏或正位于屈服面上 shear-p：弹性，但之前发生过剪切破坏 tension-n：正在拉伸破坏 tension-p：弹性，但之前发生过拉伸破坏
利用ANSYS参数化程序设计 语言(APDL)建立模型，X和 Y方向长300m，Z方向高 50m。网格划分采用自由网 格划分方式，局部布置节点， 自动生成289511个四面体单 元，54087个节点
地层的设置
50-53m为素填土; 40-50m为粉砂质粉 质粘土； 25-40m为淤泥质粉 质粘土； 0-25m为花岗岩
支护后基坑竖向位移
基坑支护模拟
内支撑设置在±0以下5m的平面上，由两个半圆环形构成，由201根beam单元梁进行模 拟。支护桩设置在±0以上3m至±0以下-25m的范围，采用453根pile单元围绕基坑壁铺 设。
由位移云图可知，进过支护处理后，基坑的变形主要集中在基坑壁上沿，最大位移 发生在顶部，约16cm。
舒ห้องสมุดไป่ตู้奥体中心基坑支护工程数值模拟
姓名：李伟 2015年3月
内 容 大 纲
1、舒华奥体中心基坑支护工程概况
2、基坑三维数值基本参数 3、分步开挖数值模拟 4、基坑支护数值模拟 5、Tecplot后处理
1
1、舒华奥体中心基坑支护工程概况
该基坑位于凤 池路以北，基 坑北侧和东侧 为建筑群，西 侧为排洪沟， 基坑横向长度 约150m，纵线 长度约99m，基 坑为不规则形 状，基坑深度 约9m。
监测点不变，由竖向位移位移数据可知，进过加固后，2 号监测点的位移值由 cm降至1.2cm，3号监测点的位移值有cm降至0.46cm，4号和5号监测点
支护结构节点位移矢量图
分部分开挖
第四步，开挖x=150,300 y=0,150范围内的基坑
分层开挖
开挖z=50,53m范围内的基坑，基坑开挖深度至设计±0平面
分层开挖
基坑开挖至设计标高，开挖z=41,45m 范围内的基坑。
分层开挖
开挖Z=45，50范围内的基坑，开挖至±0以下-5m的平面
Tecplot后处理（竖向位移）
基坑开挖到设计标高时的变形
未采用任何支护情况下，采用FLAC3D显示求解，STEP 2000时，基坑 变形最大值为25cm。变形最大值发生在基坑顶部，向下逐渐减小。
基坑开挖后引起垂直沉降，最大值为25.4cm
基坑开挖后的垂直应力分布
基坑开挖后的垂直应力分布，最大值约0.95Mpa,由下图可以明显 的看到在基坑坡角的位置产生局部的压应力集中，基坑顶部局部 范围产生拉应力集中，对基坑侧壁的稳定产生不利的影响。
1.88g/cm3
6.0e3
29.7
1.275e9
1.121e9
1.76g/cm3
12.0e3
12.0
1.275e9
1.121e9
花岗岩
0-25m
2 .7g/cm3
55.1e6
51.0
43.9e9
30.2e9
支护形式的选择
本工程采用pile单元进行模拟SMW工法桩，pile单元可以较好的还原支护桩抵抗土体变 形的特性。桩基选择等间距1m铺设，桩顶标高为+3m，桩底标高-25m，桩长28m，支 护桩嵌入基坑地面以下15m。