基于极限分析上限法的圆形基坑抗隆起稳定分析

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在各类用途的地下空间的开发利用中,均涉及到各类深大基坑问题。随着基坑在深度和规模上的发展,基坑支护失稳的事例很多,因此基坑的稳定和变形控制变得尤为重要。近些年来,圆形基坑由于自身的优良特性,越来越受到工程师的青睐,但在基坑稳定性设计中,均视作平面问题,这必然会造成一定的误差。因此,本文将圆形基坑视作三维问题,假定Prandtl破坏模式用极限分析法对其抗隆起稳定性进行了理论分析,主要做了以下几方面的工作:①建立了三维问题的圆形基坑微元的Prandtl土体滑移破坏模式和符合正交流动法则的机动位移速度场。②土体强度各向同性条件下,推导了基坑抗隆起破坏区的外力功率和内能消散率计算公式,根据能量原理得到了基坑抗隆起稳定性最小安全系数的计算公式,公式考虑了围护结构、土体侧向土压力、开挖深度、开挖半径、土体自重及地面超载。③土体强度各向异性条件下,推导了基坑抗隆起破坏区的外力功率和内能消散率计算公式,根据能量原理得到了基坑抗隆起稳定性最小安全系数的计算公式,公式考虑了围护结构、土体侧向土压力、开挖深度、开挖半径、土体强度各向异性比、土体自重及地面超载。④提出了临界基坑半径的概念,当所计算基坑半径大于临界基坑半径时,围护结构以下滑裂体从基坑中心和支护壁之间剪出,当所计算基坑半径小于临界基坑半径时,围护结构以下滑裂体从基坑中心剪出。⑤研究了围护结构与土体接触面强度参数、土体强度参数、开挖深度、开挖半径、环向应力系数、土体强度各向异性比、围护结构插入比对坑外土体计算宽度和抗隆起最小安全系数的影响。
摘要第3-4页
ABSTRACT第4-5页
1 绪论第8-18页
    1.1 研究背景及意义第8-11页
    1.2 国内外的研究概述第11-15页
        1.2.1 圆形基坑研究现状第11-12页
        1.2.2 基坑抗隆起研究现状第12-15页
    1.3 本文的研究内容及技术路线第15-18页
2 极限分析基本原理第18-26页
    2.1 极限分析法第18-24页
        2.1.1 理想弹塑性假设第18-19页
        2.1.2 屈服准则第19页
        2.1.3 流动法则第19-21页
        2.1.4 静力场和机动场第21-22页
        2.1.5 速度间断面第22-23页
        2.1.6 基本理论第23-24页
        2.1.7 极限分析上、下限定理第24页
    2.2 本章小结第24-26页
3 圆形基坑抗隆起稳定性上限分析第26-60页
    3.1 引言第26页
    3.2 圆形基坑抗隆起的破坏模式第26-30页
    3.3 基坑坑底以下滑裂面外力做功功率和内能耗散率计算第30-43页
        3.3.1 主动区 CED-C’E’D’功率计算第30-33页
        3.3.2 过渡区 BCD-B’C’D’功率计算第33-38页
        3.3.3 被动区 ABC-A’B’C’功率计算第38-43页
    3.4 虚功率原理第43-44页
    3.5 圆形基坑抗隆起最小安全系数第44-58页
        3.5.1 抗隆起最小安全系数定义第44-45页
        3.5.2 垮塌土柱宽度 b 的确定第45-47页
        3.5.3 参数分析第47-58页
    3.6 本章小结第58-60页
4 考虑土体强度各向异性的圆形基坑抗隆起稳定性上限分析第60-78页
    4.1 引言第60页
    4.2 土体强度各向异性基本概念第60-61页
    4.3 各向异性土体粘聚力计算公式第61-62页
    4.4 考虑土体强度各向异性的基坑坑底以下滑裂体外力做功功率和内能耗散率计算第62-67页
        4.4.1 坑内超q '载的取值第63页
        4.4.2 主动区 CED-C’E’D’内能耗散率计算第63-64页
        4.4.3 过渡区 BCD-B’C’D’内能耗散率计算第64-65页
        4.4.4 被动区 ABC-A’B’C’功率计算第65-67页
    4.5 虚功率原理第67-68页
    4.6 圆形基坑抗隆起最小安全系数第68-77页
        4.6.1 抗隆起最小安全系数定义第68-69页
        4.6.2 垮塌土柱宽度 b 的确定第69页
        4.6.3 参数分析第69-77页
    4.7 本章小结第77-78页
5 结论与展望第78-80页
    5.1 主要结论第78页
    5.2 研究展望第78-80页
致谢第80-82页
参考文献第82-86页
附录第86页
    A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录第86页
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