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西安地铁车站深基坑变形规律现场监测与FLAC模拟研究

作　者: 刘均红
导　师: 任建喜
学　校: 西安科技大学
专　业: 岩土工程
关键词: 地铁车站深基坑变形规律现场监测数值模拟
分类号: TU753
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

地铁车站深基坑围护结构设计及其稳定性分析是地铁建设中的关键课题之一,开展西安地铁深基坑变形规律理论与监测的研究对指导西北地区深基坑信息化施工具有重要价值。本文以南门车站深基坑工程为背景,采用理论分析、现场监测和数值模拟相结合的方法,对西安地铁车站深基坑变形规律进行了研究,主要内容和结论如下:（1）分析了地铁车站深基坑变形的主要影响因素,研究了深基坑的变形机理及围护结构的破坏模式。研究表明,水文地质条件、基坑规模及土压力值、设计方案、施工方法与组织的合理性以及基坑渗流对深基坑变形影响较大;深基坑的变形主要包括三个部分:墙体变形、基坑底部隆起和周围地表沉降;破坏模式主要有弓形变形模式、深埋式变形模式、前倾型变形模式、踢脚型变形模式四种。（2）完成了深基坑不同围护方案的比较与选型论证,给出了地铁南门车站深基坑围护结构的设计方案,并重点对围护桩和钢支撑进行了初步设计。（3）制定了深基坑施工监测方案,并完成了现场监测工作。着重分析了围护桩的变形、钢支撑轴力变化和基坑周围地表沉降的规律。结果表明,桩体位移是围护结构变形特性的直接反映,而钢支撑对基坑变形有明显的限制作用。分析显示,围护结构设计方案基本合理,监测方案可行。（4）运用FLAC^3D软件对深基坑开挖过程进行了三维仿真模拟,给出了五种开挖工况下基坑位移、桩体侧移和基坑周围地表沉降的规律,计算结果和监测结果比较吻合;同时分析了西安地区黄土湿陷性对深基坑变形的影响,结果表明,随着黄土粘聚力增大,基坑变形量有所减小。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
1 绪论  8-13
  1.1 问题的提出  8
  1.2 深基坑工程的研究现状  8-12
    1.2.1 深基坑工程的发展历程  8-10
    1.2.2 深基坑工程施工监测方法研究现状  10-11
    1.2.3 黄土湿陷性研究现状  11-12
  1.3 选题的意义  12
  1.4 研究的内容及方法  12-13
2 深基坑变形影响因素与变形规律  13-23
  2.1 深基坑变形主要影响因素  13-19
    2.1.1 工程地质、水文地质条件  13-14
    2.1.2 基坑规模及土压力值  14
    2.1.3 设计  14-16
    2.1.4 施工  16-18
    2.1.5 基坑渗流  18-19
  2.2 深基坑变形机理  19-21
  2.3 围护结构破坏形式  21-22
  2.4 基坑开挖的信息化施工  22
  2.5 小结  22-23
3 地铁车站深基坑围护结构方案设计  23-39
  3.1 工程概况及工程环境  23-26
    3.1.1 工程概况  23-24
    3.1.2 工程地质条件  24-25
    3.1.3 水文地质条件  25-26
    3.1.4 场地周边环境  26
  3.2 围护结构选型  26-29
    3.2.1 地铁车站深基坑常见围护结构形式  26-27
    3.2.2 地铁车站深基坑分类  27
    3.2.3 地铁车站深基坑常用支撑体系  27-29
  3.3 围护结构设计要求及内容  29-30
    3.3.1 设计要求  29-30
    3.3.2 设计内容  30
  3.4 围护结构设计  30-38
    3.4.1 钻孔灌注桩设计  31-36
    3.4.2 钢管支撑体系设计  36-38
  3.5 小结  38-39
4 地铁车站深基坑变形规律现场监测  39-47
  4.1 施工监测目的  39
  4.2 监测方案  39-42
    4.2.1 监测内容与监测周期  39-40
    4.2.2 监测仪器  40
    4.2.3 测点布置  40-41
    4.2.4 监测仪器  41-42
  4.3 监测结果分析  42-46
    4.3.1 桩身水平位移变化规律分析  42-43
    4.3.2 钢支撑轴力变化规律分析  43-45
    4.3.3 基坑周围地表沉降分析  45-46
  4.4 小结  46-47
5 地铁车站深基坑变形特性FLAC分析  47-65
  5.1 有限差分法软件FLAC~(3D)简介  47-50
    5.1.1 FLAC程序简介  47
    5.1.2 有限差分法求解的基本原理  47-50
  5.2 深基坑开挖FLAC分析理论  50-56
    5.2.1 基坑开挖模拟的方法  50-52
    5.2.2 土体本构模型  52-54
    5.2.3 围护桩体的模拟  54-55
    5.2.4 钢支撑的模拟  55-56
  5.3 模型计算分析  56-58
    5.3.1 整体模型的建立  56-57
    5.3.2 模型的边界条件  57
    5.3.3 地下水处理  57
    5.3.4 计算工况  57-58
  5.4 基坑位移分析  58-59
  5.5 计算结果与监测结果对比分析  59-62
    5.5.1 桩体水平位移计算结果与监测结果的对比  59-61
    5.5.2 钢支撑轴力计算结果与监测结果的对比  61
    5.5.3 基坑周围地表沉降计算结果与监测结果的对比  61-62
  5.6 黄土湿陷性对深基坑变形的影响  62-64
  5.7 小结  64-65
6 结论  65-66
  6.1 结论  65
  6.2 展望  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-71
附录  71

西安地铁车站深基坑变形规律现场监测与FLAC模拟研究

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