城市地下空间开挖对环境的影响与试验研究

论文摘要

随着经济的发展和城市化水平的提高，城市发展与土地资源短缺的矛盾日益突出，开发利用地下空间是城市化可持续发展的必经之路。我国城市地下空间开发目前尚处于初步阶段，城市地下空间开发的工程实践超前于理论研究。由于地下土层的复杂性和城市地下空间支护型式的多样性，地下空间开挖对环境的影响以及支护结构受力变形特性等对环境影响的主要控制因素在理论上还有待进一步研究。本文结合广州市近十几年来在城市地下空间开挖工程实践，探讨了城市地下空间开挖对环境的影响因素，并以丰富的现场试验研究成果，系统地阐述和论证了城市地下空间开发利用过程中不同支护型式的受力变形机理和不同工况下周围环境的变形规律，可以有效地指导今后不断开展的城市地下空间开挖实践。 全文主要内容共分两大部分： 第一部分：基坑工程实践及试验研究 1、本章首先介绍了基坑工程监测技术及其进展，然后通过对几十项基坑工程监测成果的总结分析，分别得出了采用地下连续墙+混凝土内支撑、地下连续墙（挡土桩）+（半）逆作法、挡土桩+锚杆支护、挡土桩+钢管内支撑以及喷锚支护这五种典型的基坑支护型式的基坑工程的围护结构变形规律、内支撑轴力或锚杆锚固力和土钉内力变化规律以及周围建（构）筑物变形规律，并对基坑开挖引起的地表沉降分别按三角形模式和凹槽形模式进行了数值分析，分别提出了沉降计算实用经验公式，可以指导今后城市地下空间基坑开挖工程实践，尽量减少和有效控制基坑开挖对环境的影响；另外，通过对大量现场实测研究成果的总结分析，提出了基坑工程变形报警标准，这一成果被广东省标准《建筑地基基础设计规范》和广州市标准《广州地区建筑基坑支护技术规定》采用，己在广东省推广应用。 2、针对基坑工程中最棘手的土压力问题展开试验研究与讨论。结合两个桩锚支护及桩撑支护的基坑在不同工况下的土压力及桩内力、锚杆锚固力和支撑轴力等现场监测成果，系统地讨论并解决了土压力与位移、时间的关系问题以及土压力计算、水压力机理等一系列工程实际问题。提出了实用的经验土压力计算方法，指出被动

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 基坑开挖对周边环境的影响
• 1.3.1 影响形式
• 1.3.2 地表沉降计算法
• 1.3.3 基坑开挖对周围环境的影响国内外研究概况
• 1.4 研究的目的与意义
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第二章 基坑开挖对环境影响实测研究
• 2.1 基坑工程监测技术
• 2.1.1 深基坑工程监测方法
• 2.1.2 周围环境监测
• 2.1.3 数据处理
• 2.1.4 基坑工程监测技术发展动态
• 2.2 深基坑工程信息化监测应用研究
• 2.2.1 地下连续墙+混凝土内支撑
• 2.2.2 地下连续墙（挡土桩）+（半）逆作法
• 2.2.3 挡土桩+锚杆支护
• 2.2.4 挡土桩+钢管内支撑
• 2.2.5 喷锚支护
• 2.3 城市地下空间开挖的变形控制标准的讨论
• 2.4 基坑开挖引起地面沉降估计
• 2.5 本章小结
• 第三章 基坑挡土桩侧土压力实测研究
• 3.1 概述
• 3.2 桩锚支护土压力实测研究
• 3.2.1 工程概况
• 3.2.2 测点布置及测试方法
• 3.2.3 测试结果及分析
• 3.3 桩撑支护结构土压力与结构内力实测研究
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 监测方案
• 3.3.3 支护结构内力测试及结果分析
• 3.3.4 支护结构主动侧土压力与孔隙水压力测试结果与分析
• 3.3.5 工程桩内力测试结果与分析
• 3.3.6 地下室结构内力测试
• 3.3.7 地下室底板土压力测试进行与分析（安装98.07.09）
• 3.4 桩锚及撑组合支护结构实测土压力与结构内力
• 3.4.1 概述
• 3.4.2 测试方案设计
• 3.4.3 支护桩内力测试结果及分析
• 3.4.4 土压力测试与分析
• 3.4.5 孔隙水压力测试
• 3.5 基坑土压力问题讨论
• 3.5.1 土压力与位移的关系
• 3.5.2 土压力与时间的关系
• 3.5.3 水压力
• 3.6 由实测研究提出的经验土压力计算方法
• h的变化规律'>3.6.1 被动抗力系数K_h的变化规律
• 3.6.2 主动土压力的经验取值
• 3.7 本章小结
• 第四章 基坑支护锚杆锚固性能试验研究
• 4.1 概述
• 4.2 锚杆张拉锁定中钢绞线不均匀受力分析
• 4.3 锚杆张拉锁定荷载的预应力损失
• 4.4 自由段灌浆体对锚杆张拉的影响
• 4.4.1 锚杆锚固机理
• 4.4.2 自由段灌浆体的受力分析
• 4.5 基坑开挖过程锚杆锚固力动态
• 4.6 锚杆张拉与验收试验标准讨论
• 4.6.1 锚杆抗拔验收试验标准的问题
• 4.6.2 锚杆抗拔验收试验实例一
• 4.6.3 锚杆抗拔验收试验实例二
• 4.6.4 锚杆新验收标准的提出
• 4.7 本章小结
• 第五章 盾构隧道施工对环境的影响及沉降数学模型研究
• 5.1 概述
• 5.2 工程概况
• 5.3 隧道盾构管片工作性能测试及周围环境变形监测
• 5.3.1 隧道围岩压力观测
• 5.3.2 隧道变形观测
• 5.3.3 管片内力监测
• 5.3.4 盾构隧道施工对周边建筑物影响及变形监测
• 5.4 监测断面岩土分层及物理力学参数
• 5.4.1 监测断面的岩土分层
• 5.4.2 土（岩）层土工参数
• 5.5 监测成果分析
• 5.5.1 第Ⅰ监测剖面（548环位置）
• 5.5.2 第Ⅱ监测剖面（842环位置）
• 5.5.3 第Ⅲ监测剖面（224环位置）
• 5.5.4 第Ⅳ监测剖面
• 5.5.5 第Ⅴ监测剖面
• 5.5.6 第Ⅵ监测剖面
• 5.5.7 第Ⅶ监测剖面
• 5.6 依据监测成果的计算分析
• 5.6.1 围岩压力计算
• 5.6.2 管片环向压力计算
• 5.6.3 管片截面弯矩计算
• 5.7 沉降槽分布模型
• 5.7.1 横断面沉降槽模型
• 5.7.2 纵断面沉降槽模型
• 5.8 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果