软土深基坑变形性状及围护结构数值模拟研究

论文摘要

随着我国城市化进程的加快,大量基础设施急需兴建,各类用途的地下空间和设施将得到空前发展。建设这些项目首先要面临的便是深基坑工程。深基坑开挖对基坑本身及周边环境的影响是基坑工程的主要研究内容之一。本文以杭州地铁一号线火车东站站软土深基坑工程为背景,通过理论分析和数值模拟的方法对基坑开挖过程中地下连续墙水平位移、基坑周边地表沉降和土压力的变化规律以及影响基坑变形、周边地表沉降和邻近铁路路堤沉降的因素进行了系统的研究。主要研究成果如下:(1)随着开挖深度的增大,墙体的水平位移和周边地表沉降均相应增大,其变化量与每步开挖深度大致成正比关系,而土压力随开挖深度增大相应减小。(2)加固体是基坑加固常用方法,文中加固和不加固两种方案的计算结果表明,加固体能够显著减小墙体水平位移、周边地表沉降和铁路路堤沉降。当周边环境对基坑变形有严格要求时,对土体进行加固,提高土体强度是最有效措施。(3)地下连续厚度直接影响墙体刚度,墙体厚度分别为0.6m、0.8m、1.0m、1.2m、1.4m、1.6m的计算结果表明,增大连续墙厚度可以有效减小墙体水平位移、基坑周边地表沉降和邻近铁路路堤的不均匀沉降。但墙体厚度大于1.4m后,增大厚度效果不再明显,墙体厚度在0.8m～1.4m为宜。(4)地下连续墙深度是基坑设计重要参数,墙体深度分别为55m、53m、50m、48m、46m、44m、42m、40m的计算结果表明,随着墙体深度减小,基坑最终开挖面以下墙体水平位移显著增大;距基坑边缘较近区域地表沉降减小,较远区域地表沉降增大;铁路路堤的不均匀沉降有所减小。(5)支撑刚度是支撑体系重要参数,支撑刚度分别为设计值0.5倍、1.0倍、2.0倍、4.0倍、6.0倍、8.0倍、10.0倍的计算结果表明,增大支撑的刚度可以减小墙体水平位移、基坑周边地表沉降和邻近铁路路堤的不均匀沉降。但当支撑刚度达到设计值的2.0倍后,增大刚度效果不再明显。支撑的原设计刚度对于类似基坑是合适的。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 基坑变形研究现状
• 1.2.2 基坑开挖对邻近建（构）筑物影响研究现状
• 1.3 主要研究内容和技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 2 基坑变形以及围护结构相关理论
• 2.1 基坑变形特征及机理
• 2.1.1 围护结构变形
• 2.1.2 基坑隆起变形
• 2.1.3 基坑周边沉降
• 2.2 地下连续墙
• 2.3 基坑内支撑体系
• 3 杭州地铁一号线火车东站站深基坑数值模拟分析
• 3.1 工程简介
• 3.1.1 工程周边环境
• 3.1.2 工程概况
• 3.1.3 工程地质及水文地质
• 3.1.4 基坑围护方案
• 3.2 深基坑数值模型
• 3.2.1 软件介绍
• 3.2.2 基坑模型边界
• 3.2.3 基坑模型和相关参数
• 3.2.4 基坑施工过程模拟
• 3.2.5 数值模拟关键点布置
• 3.3 数值模拟结果分析
• 3.4 本章小结
• 4 加固体对基坑变形及邻近铁路路堤的影响分析
• 4.1 基坑加固体模拟方案
• 4.2 基坑加固体模拟参数
• 4.3 计算结果分析
• 4.3.1 加固体对土压力分析
• 4.3.2 加固体对连续墙位移影响分析
• 4.3.3 加固体对基坑周边地表沉降影响分析
• 4.3.4 加固体对铁路路堤影响分析
• 4.4 本章小结
• 5 地下连续墙对基坑变形及邻近铁路路堤的影响分析
• 5.1 连续墙模拟方案
• 5.2 地下连续墙厚度变化对围护结构及邻近铁路路堤的影响
• 5.2.1 墙体厚度对围护结构的影响分析
• 5.2.2 墙体厚度对基坑周边沉降的影响分析
• 5.2.3 墙体厚度对邻近铁路路堤的影响分析
• 5.2.4 墙体厚度的综合考虑
• 5.3 地下连续墙深度变化对基坑变形和邻近铁路路堤的影响
• 5.3.1 墙体深度对围护结构的影响分析
• 5.3.2 墙体深度对基坑周边沉降的影响分析
• 5.3.3 墙体深度对土压力的影响分析
• 5.3.4 墙体深度对邻近铁路路堤的影响分析
• 5.3.5 墙体深度的综合考虑
• 5.4 本章小结
• 6 支撑体系对基坑变形及邻近铁路路堤的影响分析
• 6.1 支撑模拟方案
• 6.2 撑刚度对基坑变形的影响分析
• 6.2.1 支撑刚度对连续墙水平位移的影响分析
• 6.2.2 支撑刚度对地表沉降的影响分析
• 6.2.3 支撑刚度对铁路路堤的影响分析
• 6.2.4 支撑刚度的综合考虑
• 6.3 钢支撑预压轴力的影响
• 6.4 本章小结
• 7 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目