地铁车站明挖基坑围护结构稳定性研究

论文摘要

随着经济社会的快速发展,地铁对城市功能的合理布局,如城市规划、交通、经济乃至社会环境等都将起到积极的作用。地铁建设首先面临的问题就是地铁车站围护结构的稳定性。深基坑是地铁车站的基础,保证基坑工程的安全性具有重要的经济和社会效益。基坑变形受到多种因素的影响,如土体力学参数、支撑力的大小、连续墙设计、支撑预应力大小等,因此基坑稳定性成为研究的热点问题。目前国内外对基坑变形估算的方法主要包括有限单元法、地层损失法和估算法,有限元法可以考虑各种因素对变形的影响,并且可以精确的预测基坑的各种变形,因此有限元法必将成为基坑变形计算的主要方法。本文拟对地铁车站围护结构的稳定性问题进行数值模拟研究。论文首先分析了深基坑稳定性的重要性,探讨了深基坑稳定性的计算方法,并研究了其在深基坑围护结构变形预测方面中的应用。论文采用Midas GTS有限元计算软件对哈尔滨医科大学附属第二医院地铁车站深基坑进行了数值模拟。主要研究了围护结构稳定性的几个关键问题：(1)准确的数值模拟研究是研究稳定性的先决条件。(2)对数值模拟计算结果进行分析(3)对影响深基坑围护结构稳定性的各项因素进行分析。论文通过对上述问题的研究,来解决地铁车站围护结构的稳定性,可为今后类似地质条件下地铁车站工程的设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 基坑工程的背景和特点
• 1.2.1 基坑工程背景
• 1.2.2 基坑工程的特点
• 1.3 国内外基坑工程发展状况和研究现状
• 1.3.1 国内外基坑工程发展状况
• 1.3.2 国内外基坑工程现状及存在的问题
• 1.3.3 土压力理论分析
• 1.3.3.1 库仑土压力理论和朗肯土压力理论
• .3.3.2 Tezrahgi-Peck的土压力理论
• 1.3.4 围护结构稳定性理论分析
• 1.3.4.1 整体稳定理论计算
• 1.3.4.2 抗倾覆理论计算
• 1.3.4.3 抗隆起理论计算
• 1.3.4.4 沉降计算
• 1.4 课题的研究目标、内容和方法
• 1.4.1 研究目标
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 拟解决的关键问题
• 第2章 深基坑稳定性的平面分析
• 2.1 工程周边环境及工程简介
• 2.2 地质工程与水文条件
• 2.2.1 地质条件
• 2.2.2 水文条件
• 2.3 深基坑平面计算
• 2.3.1 较小基坑的基本参数
• 2.3.1.1 地层参数
• 2.3.1.2 位移内力包络图
• 2.3.1.3 各工况及距离与沉降图
• 2.3.1.4 整体稳定计算
• 2.3.1.5 抗隆起计算
• 2.3.1.6 抗倾覆稳定性计算
• 2.3.1.7 计算小结
• 2.3.2 较大基坑的基本参数
• 2.3.2.1 地层参数
• 2.3.2.2 地表沉降图
• 2.3.2.3 各工况及距离与沉降图
• 2.3.2.4 整体稳定计算
• 2.3.2.5 抗隆起计算
• 2.3.2.6 抗倾覆稳定性计算
• 2.3.2.7 计算小结
• 第3章 深基坑稳定性的三维数值模拟
• 3.1 Midas GTS有限元程序
• 3.1.1 Midas GTS有限元分析软件的功能和特点
• 3.1.2 Midas GTS建模求解中的关键问题
• 3.2 深基坑工程实例
• 3.3 深基坑有限元模型建立
• 3.3.1 地铁车站深基坑建模中的基本假定
• 3.3.2 三维有限元模型的网格划分及边界处理条件
• 3.4 计算结果及其分析
• 3.4.1 开挖引起的塑性区分析
• 3.4.2 连续墙变形分析
• 3.4.3 土体沉降分析
• 3.4.4 内支撑受力分析
• 3.5 平面计算与三维计算比较
• 第4章 深基坑围护结构稳定性的影响因素
• 4.1 内支撑对稳定性的影响
• 4.1.1 深基坑开挖围护结构稳定性
• 4.1.2 判别深基坑围护结构是否失稳
• 4.1.3 深基坑开挖合理支撑力分析
• 4.1.3.1 无内撑第一次开挖
• 4.1.3.2 无内撑第二次开挖
• 4.1.3.3 无内撑第三次开挖
• 4.1.4 增大支撑力分析
• 4.1.5 支撑预应力影响分析
• 4.1.6 内支撑次数影响分析
• 4.1.7 内支撑刚度对基坑的影响分析
• 4.2 土体物理性质对深基坑围护结构影响分析
• 4.2.1 弹性模量变化影响分析
• 4.2.2 粘聚力变化影响分析
• 4.2.3 内摩擦角变化影响分析
• 4.3 连续墙设计参数影响分析
• 4.3.1 墙体刚度对基坑稳定性影响
• 4.3.2 墙体入土深度对基坑稳定性影响
• 4.4 土体加固对基坑的影响分析
• 4.4.1 加固深度对基坑稳定性影响分析
• 4.4.2 加固方法对基坑稳定性影响分析
• 4.4.3 加固位置对基坑稳定性影响分析
• 4.5 影响基坑稳定性的综合分析
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文