基于现场监测反馈分析的黄土地区超深基坑位移控制及工程应对措施研究

论文摘要

随着我国西部大开发战略的深入实施,西北地区城市化进程不断加快,城市交通矛盾日益突出,建设城市地铁已成为该地区解决城市交通问题的首选。当前西安市地铁项目也在如火如荼的进行中,在此过程中产生了大量的深基坑工程,其规模和深度也不断增加。然而,由于地铁车站一般位于城市建筑密集区,施工场地狭窄,有些工程紧邻已有建筑物或构筑物,因此如何有效控制黄土地区深基坑工程的变形已成为当前的重点、难点问题。本文详述了黄土地区地铁车站深基坑工程的信息化施工过程,以西安地铁一号线某车站超深基坑工程为例,利用岩土工程数值分析软件MIDAS/GTS预测该工程开挖过程中的变形和受力,基于现场监测结果反演分析了土体开挖过程中的应力路径,探讨了该应力路径下土体力学参数的取值方法,同时从空间效应角度出发,研究了黄土深基坑在台阶式开挖方式下支护结构水平位移、周围地表沉降、坑底隆起、支撑轴力等的变化规律,并与常规分层开挖方式做了对比分析,结果表明,前者充分利用了空间效应原理,合理控制了开挖临空面的空间几何尺寸,有效减小了基坑的位移。这些研究成果对黄土地区类似工程的设计和施工有积极的参考意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 深基坑工程国内外研究现状
• 1.2.1 基坑工程的变形理论
• 1.2.2 基坑工程的数值分析
• 1.2.3 基坑开挖的空间效应
• 1.3 研究内容、技术路线
• 2 黄土工程性状
• 2.1 黄土的基本特性
• 2.2 黄土湿陷性的影响因素
• 2.3 黄土的力学参数
• 2.3.1 几种模量的特性分析
• 2.3.2 黄土力学参数的经验取值
• 2.4 小结
• 3 黄土深基坑开挖的信息化施工
• 3.1 信息化施工的概念
• 3.2 基坑现场监测
• 3.2.1 监测项目及测点布置
• 3.2.2 监测数据的采集与整理
• 3.2.3 监测信息反馈分析
• 3.3 黄土深基坑开挖方式的研究
• 3.3.1 考虑空间效应的开挖方式
• 3.3.2 基坑开挖过程中的特殊应力路径
• 3.3.3 特殊应力路径对土体强度的影响
• 3.4 小结
• 4 深基坑开挖数值模拟
• 4.1 MIDAS/GTS 有限元程序简介
• 4.2 基坑开挖三维数值模拟在GTS 中的实现
• 4.2.1 初始地应力场的建立
• 4.2.2 模型的建立
• 4.2.3 土-支护结构接触面处理
• 4.2.4 本构模型的选取
• 4.2.5 基坑开挖的模拟过程
• 4.3 小结
• 5 工程实例
• 5.1 工程概况
• 5.1.1 工程水文地质概况
• 5.1.2 基坑支护方案
• 5.2 信息化施工
• 5.2.1 基坑监测方案
• 5.2.2 有限元建模
• 5.2.3 基坑开挖的信息化施工过程
• 5.3 结果分析
• 5.3.1 水平位移
• 5.3.2 竖向位移
• 5.3.3 支撑轴力
• 5.4 基坑开挖不考虑空间效应的对比分析
• 5.5 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 存在的问题及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录