昆明深基坑变形监测与预测的应用研究

论文摘要

随经济和城市化进程的不断发展,建筑越来越呈现向高空和地下发展的趋势。多层及高层建筑的建造、大型市政设施及大量地下空间的开发,都会产生大量的深基坑工程和环境土工问题。深基坑变形监测与预报是深基坑设计施工中的一个重要的环节,也是岩土工程领域研究的热点问题之一。如何在保证基坑工程自身稳定的同时,有效控制基坑的变形以保证工程及周围环境的安全,已经成为基坑设计、监测、施工中的重要内容。本文在前人的研究基础上,以昆明深基坑为研究对象,主要内容有：1)分析了近几年昆明深基坑的发展,从深基坑工程变形监测与预报的必要性和重要性出发,深入分析了桩锚支护结构的工作机理及破坏模式着重讨论了深基坑的变形现象和变形机理。2)在已有资料的基础上分析了深基坑工程安全监测系统的现状,结合变形监测中存在问题,对深基坑变形的预报方法进行了探讨。提出了神经网络方法更适合用于解决深基坑的变形预测问题。3)结合深基坑工程的系统、非线性等特点引入BP神经网络,利用Matlab神经网络工具箱编写了基于BP网络的时间序列分析预测模型。并利用此模型来预测深基坑的位移,通过工程实例表明所建的预测模型计算简单,预测结果良好,对同类工程有一定的参考意义。4)利用Matlab所编写的程序对桩锚支护的深基坑的土体深层水平位移随时间深度的变化曲线进行了预测研究,预测结果表明土体深层水平位移随深度时间的变化曲线整体形状类似于“弓形”,且随着开挖深度的加深,位移最大值由一开始的发生在离地表0.5米的位置,下移到开挖深度一半的位置左右即H/2的位置上下。5)应用FLAC3D软件,对桩锚支护条件下的深基坑的开挖支护进行了模拟,并对比理正计算软件,对模拟结果进行了分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 深基坑支护技术的研究现状
• 1.2.1 深基坑工程的发展及研究现状
• 1.2.2 深基坑支护的发展现状
• 1.3 昆明深基坑工程及本课题的提出
• 1.4 本文的主要研究内容及技术路线
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 研究方法和技术路线
• 第二章 深基坑变形监测现状及系统的研究
• 2.1 深基坑工程监测技术简介
• 2.1.1 深基坑工程监测的必要性
• 2.1.2 深基坑工程监测技术的研究现状
• 2.2 深基坑变形监测的目的
• 2.3 深基坑监测方案的设计
• 2.3.1 设计的原则
• 2.3.2 方案内容的制定
• 2.3.3 现场监测
• 2.4 深基坑监测的基本方法
• 2.5 深基坑监测报警值的确定
• 2.5.1 设计的原则
• 2.5.2 监测报警值的确定
• 2.6 工程实例
• 2.6.1 工程概况
• 2.6.2 监测方案及内容
• 2.6.3 监测结果分析
• 2.7 本章小结
• 第三章 深基坑变形理论及变形预测方法的研究
• 3.1 桩锚支护的深基坑
• 3.1.1 桩锚支护结构的工作机理及破坏模式
• 3.1.2 桩锚支护体系的破坏模式及其原因
• 3.2 深基坑的变形现象
• 3.2.1 支护结构的变形
• 3.2.2 基坑底部的隆起
• 3.2.3 基坑周围地层的移动
• 3.3 基坑的变形机理
• 3.3.1 坑底土体的隆起对基坑周围地层移动的影响
• 3.3.2 围护墙位移对基坑周围地层移动的影响
• 3.4 深基坑变形的影响因素
• 3.5 深基坑变形的预测方法
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于BP网络的深基坑变形预测研究
• 4.1 BP神经网络
• 4.1.1 BP网络的结构
• 4.1.2 BP网络的学习算法
• 4.2 BP网络预测模型的建立
• 4.2.1 输入、输出层的设计
• 4.2.2 隐层数及隐层神经元数目的确定
• 4.2.3 训练样本数的确定
• 4.2.4 输入数据的处理
• 4.3 工程实例应用
• 4.3.1 工程简介及监测数据整理
• 4.3.2 基于Matlab 7.01深基坑位移预测的程序实现
• 4.3.3 网络训练及结果分析
• 4.4 应用此模型对土体深层水平位移的预测
• 4.5 本章小结
• 第五章 深基坑开挖的数值模拟分析
• 3D概述'>5.1 FLAC^3D概述
• 3D的基本原理'>5.2 FLAC^3D的基本原理
• 5.2.1 Mohr-Coulomb本构模型
• 5.2.2 结构桩单元
• 5.2.3 其他结构单元
• 5.3 数值模拟模型的建立
• 5.3.1 工程实例简介
• 5.3.2 模拟方案设计
• 5.3.3 计算模型
• 5.3.4 基坑开挖过程的模拟步骤
• 5.4 数值模拟的结果分析
• 5.4.1 自重作用过程
• 5.4.2 不平衡力演化曲线
• 5.4.3 位移分析
• 5.4.4 基坑开挖过程中土体应力变化
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文