徐中华[1]2007年在《上海地区支护结构与主体地下结构相结合的深基坑变形性状研究》文中研究说明由于在变形控制、可持续发展等方面的诸多优点,支护结构与主体地下结构相结合已成为建设多层地下结构的一种有效方法,是上海软土地区近年来迅速发展和应用的新型支护型式。在支护结构与主体地下结构相结合的深基坑工程设计中,最关切的问题是预测基坑的变形,但目前尚缺乏对其变形性状的系统研究。由于基坑工程的高度复杂性,采用常规的弹性地基梁法或平面有限元法已难以分析支护结构与主体地下结构相结合深基坑的复杂变形性状,因此本文采用叁维有限元建模和大量的基坑实测数据分析并结合叁个大型基坑工程的实践对上海地区支护结构与主体地下结构相结合的深基坑变形性状进行了系统的研究。主要内容包括如下几个方面:1.对支护结构与主体地下结构相结合的深基坑建立了考虑土、围护结构、水平支撑体系和竖向支承系统共同作用的叁维有限元模型;采用弹塑性的修正剑桥模型模拟基坑开挖过程中土体的非线性特性;基于面-面接触模型实现了连续墙与土体之间的接触算法,用以真实地模拟连续墙与土体的相互作用;进而实现了对基坑施工过程的仿真模拟。系统地分析了均质地层中支护结构与主体地下结构相结合深基坑开挖的变形行为、应力和应变行为及其空间效应。研究了墙体与土体之间设置接触面与否及接触面参数对基坑变形的影响。分析了修正剑桥模型各参数对基坑变形的影响。2.在上海地区典型土层条件下,采用前面提出的叁维有限元模型,对影响支护结构与主体地下结构相结合基坑的变形进行了系统的参数研究。研究了连续墙的厚度、水平支撑楼板的厚度、水平支撑楼板的竖向间距、悬臂开挖深度、坑底加固、基坑的长宽比及连续墙接头对基坑变形的影响。结合支护结构与主体地下结构相结合基坑的特点首次研究了工程中非常关心的出土口留设位置、盆式和岛式开挖、分块放坡开挖、工程桩的存在等因素对基坑变形的影响规律。探讨了在广泛的参数影响下基坑的变形特征变量包括连续墙的最大侧移、地表最大沉降、墙后土体最大侧移及坑底回弹的一般变化规律,得到了其变化范围的上限,并讨论了各变形特征变量的相互关系,从而为实测统计提供了理论支撑。3.收集了上海地区315个基坑工程的详细资料,在对大量的基坑实测数据分析的基础上研究了支护结构与主体地下结构相结合深基坑的有关变形性状。给出了围护结构最大侧移的变化范围及平均值,对其影响因素如墙底以上软土厚度、围护结构插入比、支撑系统刚度、坑底抗隆起稳定系数、桩土面积比及首道支撑的位置进行了定量分析。给出了墙后地表最大沉降的变化范围及平均值、分析了墙后地表沉降的分布模式、建议了地表沉降包络线的方程。对影响地表最大沉降的因素进行了分析并与常规顺作法基坑进行了对比。分析了坑底回弹、墙顶及立柱竖向位移的变化范围及其相关规律。研究了上海地区连续墙类、灌注桩类、钢板桩类、SMW工法类、搅拌桩类及复合土钉类等常规顺作法基坑围护结构的变形规律,并将其与支护结构与主体地下结构相结合基坑的围护结构变形规律进行了对比,揭示了后者与常规顺作法基坑在变形规律上的异同。研究得到的有关变形的规律为基坑变形的预测提供了实用图表,可直接应用于上海地区深基坑工程变形的预测。4.对由由国际广场、兴业银行大厦和上海铁路南站北广场叁个采用支护结构与主体地下结构相结合深基坑工程的变形进行了实测研究。对实测结果的分析表明,围护结构各个测斜点在各个工况下的最大变形均在理论分析给出的范围之内,且平均最大侧移与理论研究得到的平均最大侧移吻合得很好,表明理论研究结果能较好地预测围护结构的最大变形。实测得到的墙后地表沉降、管线沉降和建筑物的沉降分布均位于理论研究得到的支护结构与主体地下结构相结合基坑的地表沉降包络线之内,表明该包络线可用来较好地预测基坑开挖对周边环境的影响。研究了基坑开挖引起的水平梁板支撑体系的沉降或回弹的分布规律及基坑变形的时间效应。分析了基坑开挖引致的周边建筑物的叁维沉降形态。
唱伟[2]2004年在《超深基坑若干问题的研究及工程实践》文中研究表明基坑工程主要包括基坑支护体系设计与施工和土方开挖，是一项综合性很强的系统工程。由于各地区的地质条件不同，因此基坑工程具有很强的区域性和很强的个性。其支护体系承受的土压力也具有较强的时空效应。基坑工程的区域性和个性的特点，为基坑围护设计的研究提供了较大的空间，研究相应的基坑稳定性，支护结构的内力及变形，周围地层的位移对周围建筑物和地下管线的影响及保护的计算分析，。以便采取经济实用的基坑支护方案，具有重要的理论意义和实际效益。本文对上述问题进行了研究，主要内容包括：（1）基坑支护方法的选择，结合目前常用的支护结构形式，分别论述了其结构特点和适用的范围，提出了多种支护结构型式综合应用的特点。（2）止水、降水体系及排水措施设计研究，提出了地下水对基坑支护稳定性的影响的观点。（3）结合北京某地区的地质情况和工程实际，提出了新的支护结构设计方案。主要包括方案的选择，土钉墙与桩锚结合支护结构的支护体系设计，基坑开挖及监控测量。其中重点对深基坑桩锚支护，土钉墙的设计计算应用有限元等方法进行了理论分析。（4）论述过程结合了工程实例和实际的设计数据。经过工程实践达到了基坑围护设计的目的和效果。 对上海宝钢地区二个典型的基坑稳定分析研究中，运用了多种施工方法，解决了软土地基无支挡边坡的稳定问题，PHC桩代替宝钢建设常用的钢管桩也大大地节省了投资，边坡的稳定也很好的保护了PHC桩。基坑支护超深地下连续墙的应用，说明该工艺仍然有很强的生命力，深度达50m的地下连续墙，又一次创造了全国之最。漩流沉淀池施工中承压水的问题也通过深井降水的合理设计得到了解决。基坑支护体系一般包括挡土体系和止水体系，支护结构一般承受土压力和水压力的作用。支护体系的选择受区域的影响较大，地下水位的高低对支护体系的选择也会造成很大的影响。多种支护结构型式的综合应用是解决特殊地区基坑工程结构支护的有效办法。
吴意谦[3]2016年在《潜水地区地铁车站深基坑降水开挖引起的变形研究》文中进行了进一步梳理伴随着全球经济和城市化的飞速发展,人类生存空间和地面交通的压力越来越大,高层和地下建筑工程正在各地如火如荼的开展着,随之而来的深基坑工程无论数量、深度还是规模均在与日俱增。为保证深基坑工程施工开挖环境的干燥与安全,在开挖前进行相应的降水工程必不可少,而抽降水及后续的开挖均会引起周围土体的不均匀沉降及环境的改变,容易引发严重的工程事故,给人民的财产及安全带来极大的隐患和风险,准确预测降水以及后续开挖而引起的变形就显得尤为重要。本文针对基坑降水及后续开挖引起的周围土体、建筑物及支护结构的变形,进行了较为全面的理论分析、计算公式推导、数值模拟及其现场监测研究,主要完成的工作和取得的成果如下:1、计算求解基坑降水引起地面沉降的理论精确解十分困难,因其涉及包括群井效应在内的诸多影响因素。结合西客站深基坑工程实例,设计了单井抽水试验、完整基坑群井降水的方案,并完成了现场一系列的监测工作,得到不同降深、不同距离时单井以及群井的井周地下水位和地表沉降量变化规律,对比分析发现仅在大降深时的井周附近区域内,群井效应在影响地下水位方面表现得较为明显,对地表沉降量的影响十分微小。可以忽略群井效应的影响,基于Dupuit假设和分层总和法提出一种简化算法计算降水引起的井周地面沉降,计算结果与现场监测数据较为吻合。2、规范算法与实际情形存在差异,通过分析降水引起的地面沉降机理,在降水后的疏干带土层内引入非饱和土的有效应力原理作为其计算理论的依据,推导出基坑降水引起周围土体沉降的改进算法,结合工程实例将该改进算法的计算结果与实际监测数据和规范算法进行对比,表明该算法的计算结果略小于规范算法,更为接近实际监测值。3、降水后土层的变形包括水平位移和竖向沉降,通过分析降水引起的土层变形机理及渗流力作用的转化机理,得出地下水运动产生的渗流力是导致土层变形的根本诱因,利用地下水渗流力学原理给出该渗流力的方向,在假想渗流等一系列假设的基础上,建立土微元体简化力学模型,推导出考虑渗流力作用下基坑降水引起地面沉降的改进算法,结合工程实例验证,表明该改进算法的计算结果与实测数据更为吻合。4、降水会引起井周建筑物的不均匀沉降及倾斜,以桩基础为研究对象,通过降水后桩基沉降的机理分析,以降水后桩侧负摩阻力和中性点位置为切入点,建立改进的桩基沉降等效计算模型,结合已有的规范经验公式及前述已完成的考虑疏干带非饱和土影响下有效应力增量的计算方法,分别给出单桩、群桩在降水后不均匀沉降量的计算方法,结合土门墩车站深基坑降水工程实例,表明提出的计算程序具有较高的实用价值,可以快速求解出降水后井周建筑物的不均匀沉降值。5、结合西客站、土门墩两车站深基坑工程实例,采用大型有限差分软件FLAC3D及流固耦合的两步算法对基坑降水后周边地表、建筑物的变形进行了全过程的模拟分析,将模拟结果与前述各理论计算方法进行对比,结果基本吻合,数值模拟方法计算结果略小于理论算法,理论算法得到了一定程度的验证。6、结合西客站、土门墩两车站深基坑工程实例,通过现场监测得到由降水引起的周边土体及建筑物沉降的变形规律,将实际监测值与前述各计算结果进行对比分析,结果基本吻合,通过实测数据有力的验证了前述各理论算法及数值算法的正确性。7、岩土工程问题具有极强的地域性,兰州地区大厚度潜水卵石层由基坑降水引起的周围土体沉降量因含水卵石层的级配不良、骨架优异而明显小于其它地区,导致规范算法计算结果偏大,提出一个适用于该类地区、针对于规范算法的折减系数ζ,折减计算结果更为接近实测值。8、降水后基坑的开挖将导致坑周、坑底土体以及支护结构的变形,给周边环境带来风险,在总结前人研究成果的基础上,通过大量算例验证提出M-C本构模型不适宜应用于模拟计算基坑开挖,采用有限差分数值分析软件FLAC3D并利用修正剑桥模型对基坑开挖施工的全过程进行了模拟优化研究,结果表明优化方案合理可行。
曹力桥[4]2008年在《渗流固结耦合作用分析基坑土压力及变形计算》文中研究表明国内外岩土工作者对基坑工程的研究已取得了许多重要的成果,基坑工程乃至超深超大基坑在设计、施工上也积累了不少宝贵的经验。随着经济的发展,沿海地区的许多高大建筑只能修建在软土上,导致地基的地质条件变得比较恶劣;在软土区另一个显着的问题就是基坑开挖过程中当开挖面在地下水位以下时会伴随着降水问题。已有研究证明,土的卸荷可产生负的孔隙水压力。同时,基坑降水又会使地下水产生渗流,这两个因素会导致作用在地下连续墙上的土压力随时间产生变化。本课题将研究开挖卸荷产生的孔隙水压力的消散,以及渗流固结耦合作用等因素造成的土压力变化,并对固结效应在分析深基坑变形的方法做一定的探讨。提出考虑孔隙水压力固结、渗流等的土压力计算方法和地面沉降分析的方法。在基坑开挖过程中,孔隙流体压力会逐渐降低,将土层内有效应力的变化,导致土体产生固结变形。土体的固结又造成土体的渗透性参数的变化。在系统归纳、总结前人研究成果的基础上,采用机理分析、算例比较,对经典土压力理论以及对考虑水土相互作用的土压力进行简单介绍和总结。在Prandtl理论基础上推导考虑渗流力的基坑的土压力的改进模型,并利用MATLAB编制适用的基坑挡土墙土压力程序,进行土压力非线性计算理论的研究。总结出一种能反映位移、时间效应的非线性土压力模型,同时系统开展基坑水土压力分布模式及大小的机理分析。并在渗流固结耦合理论的基础上,分析软土地区深基坑的变形特性,包括坑底隆起和周围地层沉降的性状及其影响因素。分析了工程降水对深基坑土体的预压加固作用,并开展对固结效应及挡墙变形引起的基坑变形的研究。并进行了基坑工程降水引起的地表沉降公式的推导。同时用商用数值软件ABAQUS建立两个基坑模型,一个模型是基于总应力法不考虑水的作用,另一个是基于有效应力法考虑基坑降水的流固耦合模型。两者分析结果进行对比,得出基坑开挖降水过程中渗流固结对基坑水土压力和周围地面沉降、基坑底部回弹及地下连续墙变形的影响规律,基坑渗流、工程降水引起围护结构土水压力的变化及地下水对基坑工程支护结构上主、被动土压力的影响,并得出在计算土压力时候,渗流力不可忽略的结论。
郭浩天[5]2018年在《基于非饱和土叁轴试验的季冻区深基坑冻胀破坏机理研究》文中进行了进一步梳理季节性冻土区域分布广泛且该区域土体普遍处于非饱和状态。季冻区非饱和土中的深基坑工程,因土体的特殊性、支护结构的临时性,在设计中未能正确考虑土体的冻胀,从而造成越冬深基坑工程事故频发。因此,文章在非饱和土叁轴试验基础上,采用数值模拟分析方法,对季冻区非饱和土体中深基坑在冻胀作用下的破坏机理进行深入研究,主要成果如下:一、对季冻区土体、非饱和土体、冻胀及冻胀机理的国内外研究现状做了详细的总结,并对国内季冻区深基坑支护结构应用现状做了全面的论述。二、结合现有研究成果,对非饱和土的基本性质、冻胀力产生机理、非饱和土中冻胀力的影响因素、深基坑冻胀破坏类型及原因进行了理论分析。叁、室内试验结果分析表明:在冻结过程中,随着温度的降低,土体的黏聚力逐渐增大且增幅逐渐升高,内摩擦角逐渐减小且减小幅度呈先升后降趋势;一个冻结融化过程后,土体的黏聚力、内摩擦角均减小,强度降低;非饱和土的强度指标随着饱和度(基质吸力)的变化而变化,其中,在一定饱和度(基质吸力)范围内,黏聚力随饱和度的减小逐渐增大且增加幅度降低,内摩擦角随饱和度的减小略有降低并逐渐趋于稳定。四、数值模拟结果分析表明:比较多种本构模型,其中Mohr-Coulomb Model模拟结果最为合理;温度变化(0℃~-15℃~15℃),支护桩水平位移、水平力、锚杆最大轴力、基坑顶面地表沉降隆起位移、基坑内土体隆起位移,随温度的降低增大,随温度的回升减小;土体冻胀受饱和度(基质吸力)影响显着;冻结过程中(15℃~-15℃),强度指标随温度变化(黏聚力逐渐增大,内摩擦角逐渐减小),支护结构水平位移、水平力、锚杆最大轴力、基坑顶面地表沉降隆起位移、基坑内土体隆起位移呈先减小后增大趋势。
沈杰超[6]2013年在《软土地基基坑围护数值分析及其在设计与施工管理中的应用》文中研究指明有限元方法具有求解非线性问题,模拟各种复杂材料本构关系,解决各种复杂边界条件问题,以及各种方案对比与优化等特点。恰是由于这些特点,近年来在岩土工程的应用中越来越受到重视。但是由于一些特别复杂的叁维空间问题,受到计算机硬件的限制,需要花费大量时间；由于工程土体地质参数的不确定性,土体本构模型的选取和参数的确定十分困难；大量理论和实际工程问题有待进一步解决和完善。本文应用ABAQUS软件对闲林地区某软土深基坑开挖工程进行叁维数值模拟分析,模拟基坑设计工况,并与工程实践进行对比分析。并通过改变模型参数设置,对基坑的设计与施工进行优化设计,为实际工程的设计和施工提供参考,也为今后软土地区基坑工程设计施工提供有益参考,本文主要研究内容如下：(1)采用有限元软件ABAQUS,通过对实际工程基本设计施工工况的分析,并选取工程某一段,建立叁维空间模型。分析了该模型下基坑变形,周边沉降及围护体系内力情况；同时通过改变模型参数,分析了不同开挖方法下对周边环境及围护结构内力的影响,并与实际工程监测数据进行对比。结果表明,采用叁维有限元数值模拟分析方法能较好的反映实际施工过程,与实际施工监测数据相近。(2)采用有限元软件ABAQUS,通过对基本工况下围护结构的内力分析,对叁维空间模型参数设置进行改变。分析了围护桩径及间距,支撑体系尺寸及结构形式,开挖顺序及范围等因素对基坑周边及围护结构内力的影响情况。结果表明：增加桩径、改变桩间距能有效限制基坑变形,同时能对基坑的设计与施工进行合理有效的优化设计。(3)基于叁维有限元数值模拟,提出了“压迫施工法”。通过大基坑、小开挖、分层分段、对称平衡、限时支撑的原则进行动态设计,信息化施工,以减少基坑未支护前暴露的时间与空间,有效降低基坑开挖过程对周围环境的影响,为今后软土地区深基坑的设计与施工提供有益参考。
陈国周[7]2007年在《岩土锚固工程中若干问题的研究》文中认为岩土锚固技术已广泛地应用于基坑、边坡、隧道等工程中,然而其力学机理仍有待完善。本文从锚杆摩阻力分布、锚杆支护基坑的杆系有限元分析及岩质边坡锚杆支护叁维稳定分析叁个方面进行研究。具体研究工作如下:(1)利用点荷载作用于半无限空间的Mindlin位移解,考虑锚杆与土体界面的渐进破坏过程,推导出界面摩阻力的微分方程解析解。编制了相应的计算程序,把计算结果和现场试验值进行比较,结果较为吻合,两者的数据都表明,随着锚头拉力的增加,锚杆摩阻力峰值逐渐向锚杆末端转移,而锚杆前端则发生部分范围的滑移。然后利用所求得的解析解,研究了土体弹模、锚杆孔径对锚杆摩阻力分布的影响。结果表明土体弹模越大,则界面上的摩阻力越容易达到峰值从而产生破坏。而锚杆孔径越大,则界面上的摩阻力上升越慢,可延缓破坏过程。(2)根据深基坑预应力锚杆柔性支护法的施工特点,改进了杆系有限元计算模型,提出柔性支护的开挖荷载计算方法,使之可以适用于预应力锚杆柔性支护法,编制了相应的计算程序,对一个实际工程进行计算分析,结果表明用改进后的杆系有限元方法在计算基坑水平位移、锚杆轴力方面较方便快捷,计算值与实测值也较为吻合。(3)提出岩质边坡沿软弱结构面滑移—剪切的叁维稳定分析方法,这种破坏模式是工程中常见的。在分析模型中,下滑体沿滑动面下滑,在其他的面上则产生剪切。在结构面上满足莫尔库伦破坏准则,把剪切面上的摩阻力向下滑方向投影,由下滑体的力学平衡条件求解出未知力,通过迭代可以求得稳定系数。本文推导了相关的计算式,编制了相应的程序。利用这个程序,研究了锚杆的倾角与倾向、边坡长度等因素对边坡的影响,比较了叁维分析与二维分析的差别。(4)对河南高速公路的一处45m高的边坡分别使用二维与叁维方法进行稳定分析,采用了压力分散型锚索和混凝土梁进行支护,在锚头处安装12个锚索内力测力计。观测结果表明锚索内力变化平稳,支护效果良好。对观测数据进行分析,得到锚杆轴力沿高度方向的分布规律及锚杆安全系数随时间变化特点。
刘畅[8]2008年在《考虑土体不同强度与变形参数及基坑支护空间影响的基坑支护变形与内力研究》文中研究表明目前天津滨海新区正在和将要进行大力开发和建设,针对软土基坑开挖中的关键性问题,结合目前基坑工程研究现状,本文主要进行以下几方面的工作:总结了基坑开挖中土体应力路径,采用薄壁取土器取得天津滨海新区淤泥质软粘土土样,按照不同的卸荷应力比进行K 0固结应力路径试验,分析了基坑开挖不同卸荷应力路径下土体的变形特性,归纳了土体初始卸荷模量的计算公式,并给出了不同卸荷应力路径的初始卸荷模量值。结合天津滨海新区某基坑工程,对基坑开挖影响范围内软土层进行了常规叁轴试验和考虑应力路径的K 0固结卸荷试验,对比分析了不同固结压力和应力路径条件下土体的抗剪强度指标的不同,探讨了应力路径对天津滨海新区软粘土强度特性的影响。根据叁轴试验结果,选用硬化土体模型进行有限元分析,分析了各模量参数取值对有限元计算结果的影响;结合天津开发区某深基坑工程,进行了硬化土体模型模量参数测定,试图找到硬化土体模量参数与压缩模量的关系;对土样进行了直剪固结快剪试验、常规叁轴固结不排水剪和K 0固结卸荷不排水剪试验,应用不同强度指标及模量参数试验结果对工程进行有限元模拟,对比分析了不同强度指标对工程有限元计算结果的影响,并与工程实测结果进行了对比。探讨反压土与支护结构相互作用的机理,采用有限元计算分析了反压土宽度、坡度、高度等截面特性对支护结构位移和内力的影响规律,找到了最优截面参数与基坑开挖深度等的关系,以此为依据给出了反压土与支护结构相互作用的弹性抗力法简化计算方法,以弹簧来模拟反压土的作用,并给出了弹簧刚度的确定方法。并运用本文提出的简化计算方法对一个离心模型试验和两个典型工程实例进行了模拟,并与有限元和实测结果进行了对比分析。在对支护结构土压力计算理论与方法研究现状进行充分了解的基础上,建立考虑支护结构变形对土压力影响的线性和非线性土压力的计算公式,并编制了有限元软件,首次对比分析了线性、非线性(叁角函数法、双曲线法)主动区土压力模型对支护结构内力、变形和土压力分布的影响差异,探讨了参数取值的影响。在对基坑支护平面分析的基础上,编制了一套引入线性及非线性土压力的空间计算软件,并编制了强大的前后处理程序,运用该软件对存在深、浅不同挖深的基坑及某工程实例进行了计算和分析。得到了可供工程借鉴的结论。
李淑[9]2013年在《基于变形控制的北京地铁车站深基坑设计方法研究》文中研究说明摘要：随着我国经济持续不断的发展,城市化进程不断加速,深基坑工程与日俱增,且凸显出超大规模、超深开挖、几何尺寸不规则、场地狭小、环境复杂敏感等特点。深基坑建设规模与现有设计理论之间的不适应日显突出,现有强度控制设计理论很难满足深基坑工程周边复杂敏感环境对变形的要求。迫切需要建立一套基于变形控制的深基坑设计理论与方法。因此,论文对北京地铁车站深基坑变形特性、变形机理、影响因素、变形对周边环境的影响、控制标准的制定及基于变形控制的深基坑设计与施工方法等进行了系统深入的研究,主要工作及研究成果如下：(1)针对北京城区地层及环境特点,揭示了北京地铁深基坑的破坏规律。基坑破坏时,最先在地表以下一定深度范围内形成局部剪切带,裂缝发展,导致局部地层失稳,随着失稳范围的增大最终导致基坑破坏。地下水是诱发基坑事故的主要原因之一。结合室内模型试验,得到无支护基坑渐进破坏的规律以及无支护基坑开挖临界稳定深度。北京地区无支护直立基坑的临界稳定深度可达8m。(2)结合北京地区67个深基坑工程的实测数据,揭示了北京地铁车站深基坑的变形特性。北京地区钻孔灌注桩+内撑支护体系深基坑开挖引起的墙体侧移模式为“中凸形”形。最大侧移介于0.04%~0.218%H之间,平均值为0.103%H。地表变形最终表现为“凹槽形”。最大地表沉降值介于0.034%-0.316%H之间,平均值为0.1%H。(3)揭示了北京地铁车站深基坑变形的时空规律；根据时空规律提出了预测坑外任意位置地层变形的简化计算公式；给出了北京地铁车站深基坑变形的叁维环境影响分区的划分方法。使基于变形控制的北京地铁车站深基坑精细化设计成为可能。(4)根据建(构)筑物所处沉降槽的位置,应用等代荷载原理分析基坑开挖对周边建(构)筑物的影响,提出叁角形荷载作用下的悬臂计算模型和均布荷载作用下的简支模型。该模型能更好的模拟建(构)筑物的受力和变形情况。为制定变形控制标准提供依据。(5)提出一套系统的基于变形控制的北京地铁车站深基坑设计与施工方法。基于变形控制的深基坑设计是指满足自身和环境安全与正常使用限定条件,与一定时域内变形控制目标相适应的支护体系设计,以及对变形实施控制的技术措施。根据不同的开挖深度,按支护体系刚度和坑外不同位置变形情况绘制一系列设计参考图。
黄伟[10]2015年在《填海造陆地区深大基坑变形时空效应及其控制研究》文中指出随着我国城市化进程快速的发展,不断扩张的城市建设与有限的土地资源之间的矛盾日益凸显,因此,填海造陆成为沿海城市增加土地资源储备、扩展城市空间的重要途径。如今伴随各种高层、超高层建筑的建设,各种超大、超深和复杂的基坑工程在填海造陆地区的场地上应运而生,然而,填海造陆层下卧深厚的海相沉积软土在基坑开挖过程中容易产生蠕变变形,使基坑支护结构及周围土体的变形具有明显的时空效应,为了基坑的安全施工,需要对时空变形进行严格地控制。填海造陆层下卧的海相沉积软土的蠕变力学特性是影响整个基坑时空变形的重要因素,鉴于此,论文基于前人对软土蠕变的研究,综合采用室内试验、理论分析、数值模拟等手段,对下卧海相沉积软土的蠕变力学特性和本构模型展开研究,并将研究成果应用到填海造陆地区深大基坑变形时空效应及其控制的工程实践中。论文的研究内容和成果如下:①对基坑海相沉积软土的基本物理性质和矿物成分进行系统的研究,揭示了高亲水矿物含量、高细粒含量和高粘粒含量是造成海相沉积软土非线性蠕变的重要原因。采用应力控制式叁轴仪,对不同深度处的海相沉积软土展开相应围压下的固结不排水蠕变试验,获得该软土的蠕变特性认识。基于试验结果,重点分析海相沉积软土在低于屈服应力和高于屈服应力时各自的蠕变特性,以及蠕变特性随时间的变化规律,通过拟合得到孔隙水压随蠕变时间和应力水平的函数关系式。②分析基坑海相沉积软土的线性粘弹性蠕变和非线性粘塑性蠕变的规律,采用标准线性体描述粘弹性蠕变、标准线性体与经验公式相结合来描述粘塑性蠕变,建立以元件模型和经验模型为组合体的海相沉积软土的蠕变本构模型。采用基于经典拟牛顿BFGS算法的MATLAB程序,对软土蠕变本构模型的参数进行辨识,获得较高精度的模型参数,能够很好地描述不同深度处海相沉积软土的蠕变特性。③基于有限差分理论推导海相沉积软土应力场控制和渗透场控制的差分方程;利用Microsoft Visual C++6.0软件获得该软土蠕变本构模型的数值实现程序Szsoftsoilmodel.dll。根据该数值实现程序得到围压为100kPa、200kPa和250kPa时的蠕变数值计算结果,通过数值计算结果和蠕变试验结果的对比,验证了数值实现程序的正确性,为基坑海相沉积软土蠕变模型的工程应用奠定了基础。④根据实际起伏不定的地层建立深大基坑的叁维模型,分别利用软土蠕变模型和Mohr-Coulomb模型对支护桩的水平位移进行数值计算。对比数值计算结果和现场监测数据,结果表明:考虑软土蠕变模型的桩身水平位移比Mohr-Coulomb模型的计算结果更加符合实际的桩身水平位移,验证软土蠕变模型的数值实现程序用于基坑变形数值分析的合理性。⑤将海相沉积软土的蠕变本构模型应用到填海造陆地区深大基坑变形时空效应的研究中,重点分析了支护桩桩身水平位移、基坑周围地面沉降、坑底隆起、桩身弯矩、桩身剪力和锚索预应力损失的空间特性和时间特性。考虑软土蠕变本构模型的数值分析表明:首先,基坑变形和受力的时空表现不是简单的在基坑拐角处弱,在基坑对称中心处强,具体变形和受力的时空表现与局部软土的厚度、蠕变强弱和开挖顺序等因素有关;其次,基坑东侧因靠近河流,其桩身水平位移和周围地面沉降在基坑各侧中是最大的,因此基坑东侧是整个基坑变形控制的重点区域;最后,对比前人在基坑建模时地层为水平的情况,根据弯曲地层所建立的基坑模型能够更好地反映基坑的实际变形性状。⑥以基坑东侧y=135m处的变形控制为例,在综合分析基坑变形和环境保护的影响因素的基础上,提出多种控制方法组合而成的叁种变形控制方案。考虑海相沉积软土蠕变,对以上叁种变形控制方案的优劣性进行数值验证。确定了扩大头预应力锚索+坑外主动区注浆是最优的变形控制方案,为填海造陆地区深大基坑的变形控制提供指导。
参考文献：
[1]. 上海地区支护结构与主体地下结构相结合的深基坑变形性状研究[D]. 徐中华. 上海交通大学. 2007
[2]. 超深基坑若干问题的研究及工程实践[D]. 唱伟. 吉林大学. 2004
[3]. 潜水地区地铁车站深基坑降水开挖引起的变形研究[D]. 吴意谦. 兰州理工大学. 2016
[4]. 渗流固结耦合作用分析基坑土压力及变形计算[D]. 曹力桥. 天津大学. 2008
[5]. 基于非饱和土叁轴试验的季冻区深基坑冻胀破坏机理研究[D]. 郭浩天. 吉林建筑大学. 2018
[6]. 软土地基基坑围护数值分析及其在设计与施工管理中的应用[D]. 沈杰超. 浙江工业大学. 2013
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[8]. 考虑土体不同强度与变形参数及基坑支护空间影响的基坑支护变形与内力研究[D]. 刘畅. 天津大学. 2008
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标签：建筑科学与工程论文; 锚杆论文; 深基坑论文; 基坑支护论文; 基坑围护结构论文; 地基沉降论文; 固结系数论文; 基坑监测论文; 有限元论文;