海积软土地区地下工程活动对环境的影响和试验研究

论文摘要

本文在总结目前软土地区深基坑工程研究现状及现有研究的基础上,以深圳海积软土地区某地铁车站深基坑工程为背景,通过现场监测、室内土工试验等手段,结合理论分析及有限元数值模拟的方法对软土地区深基坑工程稳定性、工程降水对基坑周边环境的影响等进行了一系列的探讨,为今后类似工程的施工指出了一些实用的工程措施。本文的主要工作及相关结论如下所述：(1)本项目的研究重点是以重塑软土作为研究对象进行一系列的室内试验,主要包括三轴压缩试验、一维固结试验等,从而探讨不同排水条件、固结方式下土体的变形特性,并通过一系列的分析,得到：多种因素会影响海积软土的变形特点性质,例如土体排水条件、初始固结度、荷载比等；土体的先期固结压力和试验中的荷载比决定固结压力与次固结系数的关系。(2)针对基坑工程的时间效应问题,利用有限元软件建立以软土弹塑性模型为基础的考虑基坑工程分步开挖模型,讨论模型参数对围护结构的变形与内力、土体变形的影响,得到如下结论：土体的固结程度对于基坑开挖的影响非常大,随着土体固结程度的不断提高,周边土体的沉降有一定的降低,围护墙的变形亦有一定的降低。(3)利用有限元软件对基坑开挖过程中土体中的承压水渗流特性进行了分析,充分了解软土基坑开挖过程中地下水的流动,并且以渗流理论、随机介质理论和粘弹性理论为基础,导出了考虑渗流作用的基坑降水地表沉降计算公式,并且最后运用数学叠加原理,得到由开挖和降水引起的最终地表沉降分布计算公式。(4)在现有软土变形理论的基础上,根据现场实测数据以及相关有限元计算分析了围护结构变形与时间的关系,从而制订了在海积软土地层深基坑施工的开挖过程中的变形控制要点。在严格按照相关规或范标准进行设计和施工、准确理解基坑变形原理和各种影响因素的前提下,深基坑工程的经济性和安全性完全能够得到保证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 基坑工程变形性状研究
• 1.2.2 基坑工程变形形状时间效应研究
• 1.2.3 土的不同应力路径研究
• 1.2.4 考虑地下水渗流及工程降水影响的基坑工程研究现状
• 1.2.5 工程降水的作用与其不利影响
• 1.2.6 基坑开挖的数值模拟
• 1.3 本论文主要研究工作
• 2 一维固结试验
• 2.1 试验内容
• 2.1.1 试验类型
• 2.1.2 试验仪器设备
• 2.1.3 试验步骤
• 2.2 一维固结试验
• 2.2.1 土的基本物理特性
• 2.2.2 固结试验试验方案
• 2.3 成果分析
• 2.3.1 一维固结曲线
• 2.3.2 次固结系数变化规律
• 2.4 本章小结
• 3 三轴压缩试验
• 3.1 试验内容
• 3.1.1 试验类型
• 3.2 三轴压缩试验
• 3.2.1 土的基本物理特性
• 3.2.2 三轴压缩试验方案
• 3.3 成果分析
• 3.4 本章小结
• 4 海积软土物理性质对基坑变形影响的有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 土的本构模型简介及相关土层参数
• 4.3 工程概况及场地地质水文条件
• 4.3.1 工程概况
• 4.3.2 地质水文情况
• 4.4 数值模拟计算
• 4.4.1 计算模型
• 4.4.2 计算假定
• 4.4.3 计算工况
• 4.4.4 计算结果分析
• 4.5 本章小结
• 5 工程降水对深基坑稳定及地表沉降影响分析
• 5.1 引言
• 5.2 工程降水对深基坑稳定影响分析
• 5.2.1 工程降水对坑内土体的预压加固作用
• 5.2.2 基坑渗流稳定性分析
• 5.2.3 工程实例基坑渗流分析
• 5.3 工程降水引起的地表沉降分析
• 5.3.1 抽水引起的地表沉降计算
• 5.3.2 基坑降水引起地面固结沉降的特点分析
• 5.4 基坑开挖引起地表沉降分析
• 5.5 基坑开挖及降水引起的最终地表沉降
• 5.6 计算实例与结果分析
• 5.7 本章小结
• 6 海积软土地区基坑变形影响因素和控制措施
• 6.1 引言
• 6.2 深基坑变形与变形机理
• 6.2.1 围护结构变形
• 6.2.2 围护结构后的地表沉降和土体位移
• 6.2.3 基坑底部的回弹和隆起
• 6.3 工程概况及地质条件
• 6.3.1 工程概况
• 6.3.2 地质条件
• 6.3.3 水文条件
• 6.4 基坑变形的设计影响因素
• 6.4.1 围护结构及支撑刚度
• 6.4.2 内支撑竖向间距
• 6.4.3 支撑预加轴力
• 6.4.4 支护结构的嵌固深度
• 6.5 基坑变形的施工影响因素
• 6.5.1 开挖深度和宽度的影响
• 6.5.2 坑底加固或底板浇注
• 6.5.3 支撑安装时间和基坑暴露时间的影响
• 6.5.4 支撑与开挖顺序的影响
• 6.5.5 基坑开挖空间效应的影响
• 6.5.6 其它方面的影响
• 6.6 基坑变形的施工控制措施
• 6.7 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 硕士期间参与课题、发表论文和获奖情况