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土岩组合地层盖挖逆作地铁基坑的变形及竖向受力特性研究

作　者: 孙加明
导　师: 王旭春；衡朝阳
学　校: 青岛理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 土岩结合盖挖逆作法地铁基坑竖向结构受力数值模拟
分类号: U231
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本世纪城市化进入了一个新的发展时期,不论是城市的数量还是规模都有了巨大增长。但伴随城市化出现的是以人口和交通堵塞为主要表现的城市综合症。为解决城市综合症,各大城市大兴地铁建设。随着施工方法的不断进步,地铁车站修建技术不断完善,明挖、暗挖和盖挖法广泛应用于工程中。对施工方法的选择是技术人员关心的重要问题之一。地铁开挖产生的深基坑越来越多,而且很多车站是建设在城市建筑物密集区,地下管线错综复杂。基坑开挖必须严格控制对周围环境的影响。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。本文以青岛地铁一期工程M3号线五四广场站为载体,结合青岛“上软下硬”的地质特点,利用FLAC3D有限差分软件对所研究车站进行了数值模拟,解决深基坑开挖引起的城市环境地质问题,无疑具有重要的理论意义和工程实践价值。本文作了以下方面的研究:(1)本文详细介绍了明挖法、暗挖法和盖挖法的施工过程和适用条件,结合青岛地铁五四广场站的水文地质条件、交通状况、管线埋设情况,具体从多个方面分析了盖挖逆作法施工的可行性。(2)对地铁车站开挖引起的基坑空间性状进行了理论分析,从爆破噪声、冲击波和爆破振动三方面研究了爆破施工对环境的影响,在此基础上提出了控制措施。(3)本文在大量的理论研究和实践调查的基础上,广泛运用地下工程、岩石力学、计算机科学、信息技术等学科理论,利用FLAC3D数值分析软件,本着安全性、实用性、灵活性的原则,对每个施工步骤进行模拟,对地表沉降、桩顶位移、坑底隆起情况进行了分析;分析了施工对周围环境产生的影响,确保工程安全,最终获得良好的经济效益、社会效益和环境效益。(4)对盖挖逆作法中的关键技术-竖向支撑结构受力分析进行了研究,得出竖向支撑结构受力可按简化模型和整体模型来分析,支撑柱桩基与围护桩墙体在自重、上部荷载、正负摩阻力等因素下发生差异沉降,内力随着差异沉降的增大线性增加,最后提出了控制沉降差的一些具体措施。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第1章绪论  12-21
  1.1 本文研究的背景、目的及意义  12-14
    1.1.1 本文研究的背景  12-13
    1.1.2 本文研究的目的  13
    1.1.3 本文研究的意义  13-14
  1.2 国内外盖挖逆作法施工研究动态  14-19
    1.2.1 国内盖挖逆作法研究现状  14-16
    1.2.2 国外盖挖逆作法研究现状  16-19
  1.3 本文研究的内容及技术路线  19-20
    1.3.1 本文研究的内容  19
    1.3.2 技术路线  19-20
  1.4 论文的创新点  20-21
第2章盖挖逆作法在五四广场站的可行性分析  21-48
  2.1 青岛城区地质条件概况  21-24
    2.1.1 气象特征  21
    2.1.2 水文地质  21-23
    2.1.3 区域地质构造  23-24
    2.1.4 区域稳定性  24
  2.2 工程概况  24-28
    2.2.1 车站结构概况  24-25
    2.2.2 车站地质情况  25-27
    2.2.3 周边环境情况  27
    2.2.4 车站周边重要管线  27-28
  2.3 明挖、暗挖、盖挖方案的比选  28-33
    2.3.1 明挖法  28-30
    2.3.2 暗挖法  30
    2.3.3 盖挖法  30-33
  2.4 盖挖方法三种方案的比选  33-44
    2.4.1 盖挖逆作法施工流程  34-37
    2.4.2 盖挖半逆作法施工流程  37-39
    2.4.3 盖挖顺作法施工流程  39-44
  2.5 盖挖方法三种方案的技术经济比较  44-47
  2.6 本章小结  47-48
第3章地铁车站施工对周边环境的影响研究  48-61
  3.1 车站基坑的变形分析  48-51
    3.1.1 围护桩（墙）体的变形  48-50
    3.1.2 基坑坑底隆起变形  50-51
  3.2 车站基坑开挖对周边环境的影响  51-53
    3.2.1 支护结构引起的沉降  51-52
    3.2.2 基坑降水引起的沉降  52-53
  3.3 地表沉降理论及计算方法  53-57
  3.4 爆破施工对周围环境的影响与控制  57-60
    3.4.1 爆破噪声对环境的影响与控制  57-58
    3.4.2 爆破冲击波对环境的影响与控制  58
    3.4.3 爆破振动对环境的影响与控制  58-60
  3.5 本章小结  60-61
第4章五四广场站盖挖逆作法数值计算分析  61-80
  4.1 引言  61
  4.2 MIDAS GTS 及FLAC3D 简介  61-66
    4.2.1 MIDAS GTS 简介  61-63
    4.2.2 FLAC3D 简介  63-66
  4.3 五四广场站岩土工程条件  66-67
    4.3.1 地层情况  66-67
    4.3.2 不良地质作用对工程的影响  67
    4.3.3 支护结构设计  67
  4.4 FLAC3D 数值模型的建立  67-70
    4.4.1 整体模型的建立  67-68
    4.4.2 计算假定  68-69
    4.4.3 计算参数的选取  69-70
  4.5 开挖步骤的模拟  70-73
  4.6 模拟结果分析  73-79
    4.6.1 围护桩（墙）后地表沉降分析  73-77
    4.6.2 围护结构和土体水平位移分析  77-78
    4.6.3 基坑坑底土体隆起  78-79
  4.7 本章小结  79-80
第5章盖挖法竖向结构受力分析与变形协调研究  80-89
  5.1 竖向支撑体系的组成  80
  5.2 竖向支撑体系受力分析  80-82
  5.3 围护桩（墙）、立柱桩沉降分析  82-83
  5.4 差异沉降对结构内力影响分析  83-87
  5.5 沉降差控制措施  87-88
  5.6 本章小结  88-89
第6章结论与展望  89-91
  6.1 结论  89-90
  6.2 展望  90-91
参考文献  91-96
攻读硕士期间发表论文  96
攻读硕士学位期间参加的课题项目  96-97
致谢  97

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