紧邻地铁区间隧道的深基坑施工变形研究

摘要

深基坑的开挖不可避免地会对周围环境产生影响，尤其在软土、高水位及其它复杂条件下开挖基坑，容易产生土体滑移、基坑失稳、桩体变位、基坑隆起、支挡结构严重漏水、流土等灾害，对周边建筑物、地下建筑物及管线的安全造成很大威胁。同时，越来越多的大城市开始修建地铁以解决交通拥堵问题，如何在深基坑的设计和施工中准确计算土体位移，保护地铁隧道区间以及基坑周围其它建筑物和管线便成为设计和施工中一个十分棘手的问题。 为了定性和定量研究深基坑开挖对周围环境特别是邻近地铁隧道的影响，本文采用理论联系实际的方法，结合某典型深基坑工程，对深基坑开挖全过程进行了数值模拟分析，并初步探讨了围护结构水平位移的智能化预测方法，还总结了控制基坑变形的标准和措施。本文的主要工作包括： 1．深基坑阶段开挖的有限差分数值模拟研究。通过对某典型基坑工程开挖全过程有限差分模拟分析，考虑复杂地质条件、地下水、支护措施、开挖方法等各种影响因素，分析基坑施工过程中围护结构内力、围护结构水平位移、墙后地表沉降、邻近隧道变形等随基坑开挖深度加深的变化规律，并根据实测资料，验证数值分析方案的可行性和合理性，得到了一些对类似深基坑工程设计和施工有实际意义的结论和建议。表明采用有限差分数值分析方法能准确有效地模拟复杂的岩土施工过程，并用于工程设计与优化分析。 2．基坑工程围护结构水平位移的智能化预测初探。基坑工程的施工过程具有模糊性和不确定性，按照传统理论方法或数值方法预测基坑开挖过程中支护结构的水平位移是十分困难和复杂的。本文考虑采用基于神经网络原理和模糊控制方法的组合式预测系统预测支护结构水平位移，通过实际算例表明，该预测方法能达到快速、便捷预测基坑开挖支护结构水平位移的目的，为基坑工程施工控制提供新的思路。 3．基坑开挖对邻近隧道影响的控制措施探讨。邻近地铁隧道的深基坑工程的变形控制要求很高，本文根据已有的工程实践和大量的实测资料，探讨了邻近地铁隧道的深基坑工程变形控制标准和施工技术措施。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1研究意义和背景

1.2国内外研究现状

1.2.1深基坑工程的研究

1.2.2地铁建设的现状

1.2.3深基坑开挖对邻近地铁隧道的影响

1.3本文的主要研究内容和研究思路

第二章有限差分法原理及分析模型的建立

2.1计算程序介绍

2.1.1概述

2.1.2 FLAC3D特点

2.2 FLAC3D的基本原理

2.2.1基本力学方程

2.2.2三维有限差分方程

2.2.3显式有限差分法算法——时间递步法

2.3结构单元简介

2.3.1梁(Beam)单元

2.3.2三维壳体(Shell)单元

2.4分析模型的建立

2.4.1本构模型

2.4.2力学模型

2.5本章小结

第三章紧邻地铁隧道的基坑开挖有限差分数值分析

3.1 工程概况

3.2变形控制措施

3.3计算模型和计算参数

3.3.1模型计算范围

3.3.2模型条件定义

3.4施工过程模拟

3.5结果分析

3.5.1围护结构稳定性分析

3.5.2横向支撑受力分析

3.5.3基坑周边土体及围护墙位移分析

3.5.4区间隧道位移分析

3.6支护方案的优化及结果分析

3.7本章小结

第四章基于神经网络与模糊控制的基坑变形组合预测方法

4.1概述

4.2基坑工程变形问题的神经网络预测

4.3基坑工程变形问题的模糊控制方法

4.4组合式预测系统的实现

4.5 工程实例

4.6本章小结

第五章深基坑开挖对邻近地铁隧道不利影响的对策研究

5.1基坑及隧道安全评价标准

5.2对策研究

5.3本章小结

第六章结论与展望

6.1主要结论

6.2存在的问题与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢