地铁车站深基坑开挖对周边建筑物的影响研究

论文摘要

伴随着现代都市的不断发展,各种大型建筑如雨后春笋般拔地而起,大量高层以及超高层建筑不断增加。有限的土地资源致使了用地紧张的矛盾日益突出,城市开发逐渐地下空间发展,地下停车场、地下变电站、综合管廊、地铁车站等工程发展迅速,超深、超大基坑工程大量增加,这促使深基坑技术得到了不断的发展。深基坑的开挖必然会引起支护结构的变形,对周围环境产生影响,不利于基坑本身和周围人员的安全。如何控制基坑的整体变形,降低对周边环境的影响对社会经济有着不可忽视的作用,也是城市地下空间开发进程中遇到的典型技术难题。本文以合肥市地铁车站五号线休宁路站深基坑为依托,利用MIDAS/GTS有限元软件建立基坑整体的三维数值模型,并结合现场变形监测结果,对基坑开挖过程中产生的地下连续墙变形、周边地表沉降等进行了分析,主要的研究内容包含以下几个方面:(1)依托合肥地铁5号线休宁路站地铁基坑工程,建立基坑的三维数值模型,对基坑周边建筑物沉降、基坑内围护结构位移、坑底隆起等进行分析,得出了围护结构和建筑物的位移变化规律。(2)整理深基坑变形监测数据,分析由于基坑开挖导致的围护桩侧移、基坑周边地表沉降以及邻近建筑物沉降监测数据,揭示了基坑在开挖过程中产生的变形特征及规律。并对比分析监测数据和数值计算结果,验证了有限元模拟的准确性。通过对基坑开挖对周边环境影响的研究,提出减小建筑物沉降的变形控制措施。(3)根据BP神经网络基本原理,提出了受深基坑开挖影响的建筑物沉降的神经网络预测方法。并对比分析监测数据和预测结果以验证预测模型的可靠性,为同类基坑提供参考。

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致谢

摘要

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第一章绪论

1.1 研究背景

1.2 深基坑工程特点

1.3 国内外研究现状

1.3.1 基坑开挖变形的研究现状

1.3.2 基坑周边既有建筑物变形现状研究

1.4 本文主要研究内容及方法

第二章深基坑工程破坏机理

2.1 深基坑工程变形机理及影响因素

2.1.1 基底土体隆起的变形机理

2.1.2 围护墙位移的变形机理

2.1.3 周围地层位移的变形机理

2.2 基坑变形规律及理论计算方法

2.2.1 围护结构变形规律及计算方法

2.2.2 基底隆起变形规律及计算方法

2.2.3 地表沉降变形规律及计算方法

2.3 基坑开挖对周边建筑物的影响理论

2.3.1 周围建筑物的破坏现象

2.3.2 周围建筑物的变形机理

2.3.3 周围建筑物的变形预测

第三章深基坑开挖对周边建筑物影响的数值分析

3.1 MIDAS/GTS有限元分析软件

3.2 土体本构模型的选择

3.3 工程概况

3.3.1 本工程概况

3.3.2 工程地质概况

3.3.3 水文地质条件

3.4 模型的建立及施工工序的设定

3.4.1 计算假定

3.4.2 土体及材料参数的选取

3.4.3 约束条件与荷载施加

3.4.4 基坑模型的建立

3.4.5 基坑开挖工况

3.5 数值计算结果分析

3.5.1 地连墙位移分析

3.5.2 基坑周边地表沉降分析

3.5.3 基底隆起变形分析

3.5.4 建筑沉降分析

第四章数值模拟与监测数据的对比分析

4.1 引言

4.2 监测目的和意义

4.3 基坑施工监测的特点

4.4 监测对象及精度

4.5 监测测点布置

4.6 现场监测数据分析

4.6.1 桩体深层水平位移监测数据分析

4.6.2 地表沉降监测数据分析

4.6.3 建筑物竖向位移分析

4.7 有限元模拟结果与实测结果对比

4.8 邻近建筑物的保护措施

第五章基于人工神经网络的建筑物沉降预测

5.1 BP神经网络基本原理

5.1.1 BP神经网络模型原理

5.1.2 BP神经网络学习规则

5.2 基于等时间间隔的神经网络预测方法

5.3 基于等时间间隔的神经网络预测模型的建立

5.4 本章小结

第六章结论与展望

6.1 本文研究的主要结论

6.2 后续工作的展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 谢乐

导师: 钱德玲,宋亮

关键词: 基坑开挖,变形控制,数值模拟,周边建筑,神经网络

来源: 合肥工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,铁路运输,建筑科学与工程

单位: 合肥工业大学

分类号: U231.3;TU433

总页数: 66

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