承压水地层中嵌岩地下连续墙施工全过程受力特性分析

摘要

在城市的开发建设过程中，出现了越来越多的深基坑工程，其开挖深度和规模不断增加。在多元地层下的临江深基坑工程中，往往存在承压水，此时加深地下连续墙嵌入不透水基岩隔断基坑内外的水力联系，是最可靠的承压水处理措施，针对此类承压水地层中嵌岩地下连续墙的研究较少。同时，多道支撑的地下连续墙在不同开挖工况时，地下连续墙的受力体系会有差别，因此有必要进行开挖全过程的受力特性分析。
　　本文结合武汉绿地中心深基坑工程，采用模型试验、数值模拟方法对承压水地层下嵌岩地下连续墙的施工开挖全过程受力特性进行分析。
　　通过自行设计的模型试验实现了分步开挖、支撑体系的安装、承压水地层的模拟及施工开挖全过程墙身受力变形的数据采集，分析了地下连续墙的受力特性，并进行了含承压水与不含承压水的对比分析。试验结果显示，地下连续墙的变形均呈抛物线形，中间鼓出，墙后主动区土压力基本随着开挖的进行逐渐减小。承压水的存在会增加墙身位移的鼓出量，增大墙身挠曲并加剧墙后土压力的重分布，使土压力呈现两头大中间小的形态；含承压水时，墙身弯矩急剧增大，墙身弯矩分布形式与支撑密切相关，开挖深度范围内基本为面坑侧受拉，最大弯矩为面侧受拉弯矩，墙身背侧受拉的最大弯矩出现在嵌固段。
　　针对承压水地层下的嵌岩地下连续墙，运用MIDAS/GTS岩土工程分析软件进行模拟计算。利用有限元软件的便利性，对模型试验进行有限元验证，并对模型试验未考虑周全的因素做必要的补充，模拟结果表明，有限元计算结果与试验结果反映的规律较为接近。对武汉绿地中心深基坑工程进行模拟，考虑了实际的分步开挖、支撑施工等过程，得出了墙后土压力及墙身的受力变形规律，与试验结果进行对比分析。同时对不含承压水的工况进行模拟，分析了承压水的影响。
　　结合武汉绿地中心深基坑工程，确定了承压水地层中嵌岩地下连续墙深基坑的监测内容，结合已有的监测成果对本文部分结论进行验证，并结合本文研究成果对部分监测内容提出了改进措施。
　　综上所述，本文采用模型试验与数值模拟对承压水地层下嵌岩地下连续墙的施工开挖全过程的受力特性进行研究分析，并结合实际工程进行应用及验证。研究成果对类似的深基坑工程具有一定的参考价值。

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主要符号

1 绪 论

1.1 问题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的内容和技术路线

2 武汉绿地中心深基坑工程概况

2.1 武汉绿地中心基坑工程简介

2.2 深基坑支护方案

2.3 本章小结

3 嵌岩地下连续墙施工全过程室内模型试验

3.1 试验目的和内容

3.2 试验难点分析

3.3 模型试验设计

3.4 试验实施

3.5 含承压水与不含承压水地层试验结果整理分析

3.6 本章小结

4 嵌岩地下连续墙施工全过程数值模拟

4.1 模型试验的有限元验证补充

4.2 武汉绿地中心深基坑工程有限元模拟

4.3 小结

5 武汉绿地中心深基坑现场监测

5.1 武汉绿地中心深基坑监测内容

5.2 监测方法研究及监测系统的布设

5.3 武汉绿地中心现场监测结果

5.4 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目