上海世茂深坑酒店高边坡稳定性数值分析与验证.pdf

[摘要]以上海世茂深坑酒店项目为例，采用三维有限元数值模拟，分析支护前后边坡应力、位移变化及稳定性情况，并对边坡坡顶的水平、垂直位移和预应力锚索轴力值实时监测。结果表明：支护后边坡的应力和位移值明显降低而边坡的安全系数提高了7.63%。考虑到崖壁风化严重，降雨时岩体强度将迅速降低，提出对崖壁进行布置钢筋网并喷浆的完善方案。通过计算值与实测值对比，发现两者吻合度较高，说明三维数值模拟解决此类高边坡问题的可行性。研究结果表明此支护结构具有良好的固坡效果，边坡的稳定性良好。[关键词]边坡；稳定性；数值模拟；应力；监测

内容摘抄：

1工程概况
深坑酒店项目选址天马横山旧矿场形成的深坑，邀请迪拜帆船酒店设计团队一英国阿特金斯进行设计。深坑呈椭圆形，东西长约240m,南北宽约160m,最深处距地表约70m,边坡较陡，坡角约为80°，在深坑范围内共有4条微断层，如图1所示。

场地内分布多处基岩残丘，基岩埋藏深度一般在0~60m,主要由侏罗系上侏罗统黄尖组天马山地区中偏酸性火成岩组成，岩性较为单一，从场地内出露岩石情况及采取岩样分析，其均为黄尖组上段(J3h3)安山岩。

2边坡监测方案
自2000年采石结束至2008年施工前，坑周围没有大型工程施工，没有出现明显位移变化，边坡已经基本稳定。施工后，因施工超载，边坡稳定性受到影响，因此对边坡进行预应力锚索和锚杆加固。为了及时收集、反馈和分析深坑边坡支护结构的变形信息，实现信息化施工，确保施工和酒店运行的安全，根据施工现场环境条件和设计单位规定，对本工程进行监测，监测点位置如图2所示。
2.1坡顶水平及垂直位移监测
在坡顶选择40个点进行监测，编号B1~B40,其中B3~B24布设在截面尺寸为3200mm×2250mm的建筑大梁上，监测周期为半月1次。监测点用钻机钻孔至2m深，倒入0.5m厚的混凝土，再将长1.5m且底部焊有方形铁板的b20螺纹钢筋放入孔内并用混凝土将其固定。

3计算模型及力学参数
本文考虑周边环境对深坑的影响，采用Abaqus分析软件分别建立天然工况和支护工况下的三维有限元模型，如图3所示，沿基坑长轴方向为x方向，短轴方向为y方向，深度方向为z方向。采用Drucker-Prager准测，研究椭圆形边坡在两种工况下的应力场、位移场以及塑性破坏区的发育演化规律。对岩石进行室内静三轴和动三轴试验，得到计算参数如表1所示。
4计算模型数值分析
4.1应力场分析
边坡模型在支护前后两种工况下的大主应力和小主应力分布规律大致相同：除坡顶、坡底局部区域处于拉应力状态外，边坡主要受压，应力主要集中在坡脚处，如图4,5所示。支护前最大拉应力为1.23MPa,最大压应力为3.54MPa;支护后最大拉应力为1.01MPa,最大压应力为3.72MPa。支护后边坡的拉、压应力都有一定程度的降低，表明支护方案起到了良好的效果。

4.2位移场分析
根据位移云图，得到B13~B175个测点的水平、垂直位移计算值，如图6所示。位移最大值出现在B15点，水平位移由支护前的2.2mm降为支护后的1.6mm,垂直位移由4.3mm降为2.7mm。B15测点是材料进场堆放位置，故水平、垂直位移最大。随着离B15距离的增加，位移依次减少，且水平位移减少的更快。坡体的位移指向坡内向下，支护后的位移分布规律与支护前大致相同，只是加固后单元节点的水平及垂直位移值减少，表明锚杆锚索的支护方法有效地限制了边坡的变形，起到了良好的加固作用。

（略)

投稿会员：巧克力布丁