1. 问题描述
有一开挖宽度为2mx2m的基坑,开挖深度为10m,采用悬臂式围护结构支护,墙体宽度为1m,总长20m。土体的弹性模量为66000kPa,泊比=0.2,土体重度=20kN/m3,黏聚力=0,摩擦角=30°,剪胀角=0,水平压力系数K=2。墙体弹性模量E=28GPa,泊松比v=0.15。墙与土之间的摩擦角取为30°(摩擦系数为0577)。
图1 模型示意图
2. 模型的建立与求解
建立100mX100m的二维变形体部件,分隔开挖区域的几何形状。
图2 建立土体表面
定义名为geo的Geostatic分析步,接受默认选项;随后建立名为remove的Static,general通用分析步,起始时间0.1,最大步长0.2,采用非对称算法。
载荷、边界条件应在initial或geo分析步就激活生效。
在geo分析步对土体加体力-20,模拟重力荷载。
图3 设置初始应力
网格单元类型为CPE4,选择合适的网格密度。
图4 有限元网格
处理器:i5-8700
内存:16G
计算时间:30s
软件版本:ABAQUS 2020
3. 结果分析
图5 土体水平位移
图6 土体竖向位移
由图可见,基坑开挖后土体向内侧移动,最大水平位移约为19cm。基坑底免隆起变形约为23cm,基坑周边土体的沉降约为3.8cm,这一边形是由于墙后填土达到了主动极限平衡状态。
图7 墙体水平位移
由图可见,若不考虑土体的塑形,墙体的水平位移过小,和作用在墙体上的土压力有直接的关系。
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