地铁站基坑工程风险研究

论文摘要

社会经济的不断发展,城市化的不断促进,有限的城市用地推进了城市地下工程的开发和发展。在城市地下工程开发进程中,轨道交通的发展尤为突出,今后我国将有40余座城市拥有轨道交通,其线路规模将超过3400公里。其中城市地铁建设是轨道交通发展最为典型的代表,也将是城市未来交通发展的趋势。地铁车站作为地铁线路上最重要最复杂的部分,它涉及面广,工期长,投资比重大,因此地铁站基坑工程的安全对整个地铁的项目建设是至关重要的。随着目前地铁站基坑开挖深度和规模的不断增大,影响基坑安全的不确定因素越来越复杂,基坑工程的难度随之日益加大。如何尽可能的减少地铁站深基坑工程的事故发生,已经成为一个日益迫切需要解决的课题,这就使得对深基坑工程进行风险研究变得尤为重要。本文旨在总结相关资料的基础上,以昆明某地铁站基坑工程为背景,运用基于均匀试验和非参数回归技术的概率计算定量风险分析方法对其进行风险研究,为地铁站深基坑工程的设计和施工提供一定指导。本文主要获得了以下认识与结论：(1)依据收集的失事基坑资料综合分析基坑事故原因,认为施工环节的失误是造成基坑失事的主要原因,其次是设计环节和勘察环节的失误；减少设计和勘察环节的失误有利于降低基坑工程施工环节和其他环节的风险。(2)提出了基于均匀试验和非参数回归技术的基坑失效概率计算和可靠度分析的快速高效的基坑风险定量分析方法。它主要用于对基坑施工前方案是否可靠进行定量分析,然后根据定量分析的结果进行风险评估和风险应对,为后续施工环节等提供指导和建议。(3)以昆明某地铁站基坑工程进行了实例分析。其中包括影响基坑安全的随机变量概化,各随机变量分布形式和各参数响应面计算区间的确定等,在此基础上基于均匀试验和非参数回归技术,通过较少的数值试验构造了随机样本输入与输出的响应面,然后通过Monte Carlo模拟和插值技术来计算基坑失效概率和可靠度指标等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 基坑工程风险研究动态和现状
• 1.2.1 风险认识
• 1.2.2 国外基坑工程风险研究现状
• 1.2.3 国内基坑工程风险研究现状
• 1.2.4 国内外基坑风险研究总结
• 1.3 目前基坑工程风险研究的方法
• 1.3.1 定性分析方法
• 1.3.2 半定性半定量分析方法
• 1.3.3 定量分析方法
• 1.4 本文研究内容、意义和创新点
• 1.4.1 本文研究内容
• 1.4.2 本文研究意义
• 1.4.3 本文主要创新点
• 1.5 本文技术路线
• 第2章 地铁站基坑事故分析及影响因素
• 2.1 地铁站基坑事故分析
• 2.1.1 地铁站基坑工程特点
• 2.1.2 地铁站基坑工程事故分类
• 2.1.3 深基坑事故原因分析
• 2.1.3.1 建设方的失误
• 2.1.3.2 勘察方的失误
• 2.1.3.3 设计方的失误
• 2.1.3.4 施工方的失误
• 2.1.3.5 监测方的失误
• 2.1.3.6 监理方的失误
• 2.2 深基坑工程事故统计分析
• 2.2.1 整体情况下基坑事故原因分析
• 2.2.2 不同基坑深度下基坑事故原因分析
• 2.2.2.1 基坑开挖深度h≤1Om
• 2.2.2.2 基坑开挖深度10m
• 16m'>2.2.2.3 基坑开挖深度h>16m
• 2.3 地铁站基坑事故主要影响因素
• 2.3.1 勘察阶段的主要变量因素
• 2.3.2 设计阶段的主要变量因素
• 2.3.3 主要影响因素图示
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于均匀试验和非参数回归的可靠度分析
• 3.1 概述
• 3.2 均匀试验
• 3.2.1 全面试验、正交试验和均匀试验
• 3.2.2 均匀设计表的构造
• 3.2.3 使用表的构造
• 3.2.4 均匀试验设计
• 3.3 基于均匀试验的非参数回归方法
• 3.3.1 非参数回归概述
• 3.3.2 ACE回归方法
• 3.3.3 响应面函数分析流程
• 3.4 基于响应面函数的Monte Carlo模拟
• 3.4.1 插值法简介
• 3.4.2 直接Monte Carlo模拟
• 3.4.3 直接Monte Carlo模拟分析流程
• 3.5 失效概率和可靠度计算
• 3.5.1 失效概率计算
• 3.5.2 可靠度计算
• 3.6 基于均匀试验和非参数回归的基坑可靠度分析
• 3.6.1 不确定随机变量分析
• 3.6.2 可靠度概念分析
• 3.6.3 失效概率和可靠度指标计算
• 3.6.4 基坑可靠度分析流程
• 3.7 本章小结
• 第4章 工程实例分析
• 4.1 工程简介
• 4.1.1 工程概况
• 4.1.2 工程地质概况
• 4.1.3 基坑支护方案
• 4.1.3.1 基坑标准段支护方案
• 4.1.3.2 基坑盾构段支护方案
• 4.2 基坑随机变量的概化
• 4.3 均匀试验设计
• 4.3.1 均匀试验设计步骤
• 4.3.2 均匀表的调用和试验组织
• 4.4 ACE回归
• 4.5 基于响应面函数的Monte Carlo模拟
• 4.5.1 标准段基于响应面函数的Monte Carlo模拟
• 4.5.2 盾构段基于响应面函数的Monte Carlo模拟
• 4.6 基坑失效概率和可靠度计算
• 4.6.1 失效概率计算
• 4.6.1.1 标准段失效概率计算
• 4.6.1.2 盾构段失效概率计算
• 4.6.2 可靠度指标计算
• 4.7 工程风险评估
• 4.7.1 风险等级标准
• 4.7.2 风险评价矩阵和接受准则
• 4.7.3 本工程风险评估
• 4.7.3.1 本工程风险等级
• 4.7.3.2 本工程风险应对
• 4.8 本章小结
• 第5章 结论与不足
• 5.1 结论
• 5.2 不足与后续工作
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文、申请的专利和参加的科研项目
• 参考文献
• 附录