成都地铁春熙路站砂卵石地层深基坑工程变形规律研究

论文摘要

近几年来,我国各大城市兴起了建设城市地铁的高潮。在地铁车站建设过程中,基坑工程的变形规律研究是一个重要问题,基坑的变形控制直接影响基坑的稳定性,开展地铁车站基坑变形规律研究具有重要的工程应用价值。本文以成都地铁2号线春熙路站深基坑工程为背景,采用理论研究、现场监测和数值模拟相结合的方法,对典型的砂卵石地层地铁车站—春熙路站深基坑工程变形规律进行了研究,主要内容和结论如下:(1)对成都地铁春熙路站深基坑工程进行了较为详细的介绍,包括地质环境条件、基坑工程设计、基坑工程施工、基坑工程监测等。(2)对地铁春熙路站基坑的监测资料进行了分析,重点分析地下水位变化、围护桩桩身位移、桩顶位移、基坑边缘沉降、钢支撑受力及锚索受力等基坑工程变形和围护结构受力的监测成果,分析表明:基坑东侧围护桩显示出桩顶位移小、桩底位移大、变形曲线为斜直线等刚性变形等特点,且在钢支撑安装前监测曲线向基坑内位移,钢支撑安装加力后向基坑外变形;基坑西侧围护桩则显示出桩顶位移大、桩底位移小、变形曲线为斜直线等特征,且其变形量值也没有基坑东侧围护桩变形量值大。通过分析,认为产生这样的结果,主要与钢支撑加载、地质环境条件以及桩体类型和施工工艺有关。钢支撑的架设安装对整个基坑排桩围护体系的变形影响非常大,钢支撑安装加荷后,不但控制住了围护桩的变形,强大的预加轴力还使围护桩产生了向基坑外位移的变形。(3)采用有限差分软件FLAC3D对春熙路站深基坑工程的实际开挖、支护过程进行数值模拟,将监测成果与数值计算成果进行对比,研究发现:对于基坑东侧围护桩桩身变形两者得出结果不尽一致,监测结果显示在加第一层钢支撑之前围护桩向基坑内位移,加钢支撑之后围护桩向基坑外位移;数值计算结果则显示在加钢支撑后,围护桩向基坑内变形速率受到控制,从第一道钢支撑加轴力后朝基坑内变形近乎停止。两者虽然有差别,但有一点不变,就是钢支撑的施加控制了围护桩向基坑内的变形,确保了基坑的稳定性,只是对控制程度的反应两者差别较大;数值模拟得到的桩顶位移、钢支撑轴力、锚索拉力等与监测结果较为吻合。在监测和数值计算的基础上对基坑变形的空间效应进行了分析,分析表明基坑工程的空间效应明显。(4)结合现场监测和数值计算的研究成果,对春熙路站砂卵石地层基坑的变形规律进行了分析和总结,并在此基础上,通过分析春熙路基坑的变形影响因素,提出了控制基坑变形的对应措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 基坑工程研究现状
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 成都砂卵石地层深基坑工程研究现状
• 1.2.3 基坑工程变形研究现状
• 1.2.4 基坑工程监测研究现状
• 1.2.5 基坑工程数值模拟研究现状
• 1.3 主要研究内容、思路和技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 研究思路和技术路线
• 第二章 成都地铁春熙路站深基坑工程概况
• 2.1 工程概况
• 2.2 地质环境条件
• 2.2.1 气象、水文条件
• 2.2.2 工程地质条件
• 2.2.3 水文地质条件
• 2.3 基坑工程设计简介
• 2.3.1 基坑降水设计
• 2.3.2 基坑围护体系设计
• 2.4 基坑工程施工简介
• 2.4.1 总体施工方案及流程
• 2.4.2 围护结构施工
• 2.4.3 基坑开挖
• 2.4.4 开挖与支护施工工况
• 2.5 基坑工程监测简介
• 2.5.1 监测项目
• 2.5.2 监测点布置
• 第三章 深基坑变形的监测成果分析
• 3.1 地下水位监测结果和分析
• 3.2 变形监测结果和分析
• 3.2.1 桩顶位移监测
• 3.2.2 围护桩桩身变形监测
• 3.2.3 基坑边缘沉降监测
• 3.2.4 下穿隧道路面沉降监测
• 3.3 内力监测结果和分析
• 3.3.1 钢支撑受力监测
• 3.3.2 锚索受力监测
• 3.4 小结
• 第四章 深基坑变形的三维数值模拟分析
• 4.1 FLAC3D 原理概述
• 4.2 计算模型的建立
• 4.2.1 网格划分
• 4.2.2 本构模型及材料参数
• 4.2.3 边界条件及初始条件
• 4.2.4 结构单元类型
• 4.2.5 计算工况
• 4.3 数值模拟计算成果分析
• 4.3.1 基坑土体位移分析
• 4.3.2 桩顶位移分析
• 4.3.3 围护桩桩身变形分析
• 4.3.4 钢支撑受力分析
• 4.3.5 锚索受力分析
• 4.4 小结
• 4.5 基坑变形的空间效应分析
• 第五章 春熙路站砂卵石地层深基坑变形规律分析
• 5.1 砂卵石地层深基坑变形和破坏
• 5.1.1 基坑变形现象和机理
• 5.1.2 春熙路站砂卵石地层深基坑变形和破坏特点
• 5.2 春熙路站砂卵石地层深基坑变形规律
• 5.3 春熙路站砂卵石地层深基坑变形影响因素及控制措施
• 5.3.1 变形影响因素
• 5.3.2 基坑变形控制措施
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果