土岩地层组合支护下地铁深基坑开挖监测及数值模拟研究

论文摘要

随着经济的迅速发展，城市步伐的加快，为满足日益增长的市民出行、轨道交通换乘、停车等功能的需求，在城市用地日趋紧张的市中心，开发和利用地下空间、发展地下铁道成已为各国解决交通问题的重要方向之一。在地铁建设中最重要的是地铁车站的建设，由于地铁车站基坑工程大都位于城市的繁华路段，基坑附近建筑物密集，地铁深基坑平面尺寸和开挖深度的增大将带来一系列复杂的问题，诸如：基坑围护结构的变形和稳定、施工中对相邻环境、地下管线、地面交通所带来的影响等，将受到地铁建设及设计单位的广泛关注，如果处理不当，就会引发工程安全问题。青岛地铁刚刚起步，青岛土岩结合的独特地质条件有别于上海、深圳等软土地区，也有别于北京砂土地区。本文以青岛市地铁3号线太平角车站深基坑工程为研究对象，针对围护墙变形、周围土体沉降、支撑轴力等方面的监测数据进行分析。结合分析结论对围护墙支护结构进行了数值模拟分析，采用理论分析、现场监测及数值模拟分析相结合的方法，分析研究了组合式支护（围护桩+钢支撑+锚索）下太平角车站深基坑开挖的变形规律。本文主要内容如下：（1）概述了当前国内外深基坑变形发展现状，以及深基坑变形规律现场监测研究现状。（2）介绍了常见的深基坑支护结构形式，深基坑变形机理，深基坑围护结构体系破坏特征，深基坑变形的影响因素及控制措施。（3）详细介绍了本工程的监测方案，通过对现场监测数据的整理分析，掌握施工过程中墙体位移、地表沉降和支撑轴力等的变化规律，通过监测数据与控制值的对比，及时做出调整，有利于指导施工的顺利进行。（4）采用FLAC3D有限差分软件，对地铁车站围护墙在开挖过程中的变形进行了三维分析，分析的变形曲线与实测曲线基本吻合。（5）运用前面得出的规律，针对青岛地铁3号线车站基坑工程支撑体系进行分析，得出了在结构设计阶段必须考虑的问题，以及组织施工时要遵循的原则。为基坑工程达到更好的经济性、施工安全性提供依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本文的研究背景、目的及意义
• 1.1.1 本文的研究背景
• 1.1.2 本文研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 基坑变形研究现状
• 1.2.2 深基坑变形规律现场监测研究现状
• 1.3 本文的研究内容与技术路线
• 1.3.1 本文的研究内容
• 1.3.2 本文的技术路线
• 第二章 地铁车站深基坑变形机理研究
• 2.1 地铁车站基坑常见支护结构形式
• 2.2 地铁车站深基坑变形机理
• 2.3 地铁车站深基坑围护体系破坏特征
• 2.3.1 围护结构的变形模式
• 2.3.2 支撑体系常见的破坏模式
• 2.4 地铁车站深基坑变形主要影响因素
• 2.5 地铁车站深基坑变形控制措施
• 2.6 本章小结
• 第三章 工程概况和现场监测
• 3.1 工程概况
• 3.1.1 工程简介
• 3.1.2 工程地质与水文地质概况
• 3.2 基坑支护体系设计方案
• 3.3 太平角车站监测方案
• 3.3.1 监测目的
• 3.3.2 实施监测规程规范
• 3.3.3 监测原则
• 3.3.4 监测内容
• 3.3.5 基坑监测频率及报警参考值
• 3.3.6 监测点的布置
• 3.4 本章小结
• 第四章 现场监测数据分析
• 4.1 现场监测工况介绍
• 4.2 现场监测数据分析
• 4.2.1 桩体位移数据分析
• 4.2.2 地表沉降数据分析
• 4.2.3 钢支撑、锚索轴力数据分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 组合式支护下的深基坑数值模拟分析
• 5.1 FLAC3D 简介
• 5.2 FLAC3D 数值模型的建立
• 5.2.1 模型的建立
• 5.2.2 计算假定
• 5.2.3 计算参数的选取
• 5.3 开挖步骤的模拟
• 5.4 模拟结果分析
• 5.4.1 基坑位移分析
• 5.4.2 轴力分析
• 5.5 模拟结果与监测结果对比分析
• 5.5.1 桩体水平位移模拟结果与实测值的对比
• 5.5.2 地表沉降模拟结果与实测值的对比
• 5.5.3 轴力模拟结果与实测值的对比
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文
• 攻读硕士学位期间参加的课题项目
• 致谢