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临江软弱地层深基坑稳定性分析

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摘要

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 临江软弱地层深基坑工程主要特点

1.3 国内外研究发展现状

1.3.1 深基坑变形问题研究现状

1.3.2 深基坑渗流问题研究现状

1.4 文章研究内容和技术线路

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究技术线路

第二章 基坑稳定性理论研究

2.1 基坑失稳分析

2.1.1 基坑失稳形式

2.1.2 基坑失稳原因

2.2 基坑稳定性系数理论研究

2.2.1 整体稳定性分析

2.2.2 抗隆起稳定性分析

2.3.3 抗渗流稳定性分析

2.3.4 抗倾覆、抗水平滑移稳定性分析

2.3 本章小结

第三章 磁器口基坑止水加固方案选择

3.1 磁器口工程概况

3.1.1 工程概况

3.1.2 水文气象条件

3.1.2 工程地质和水文地质条件

3.2 基坑防渗止水措施和方案选择

3.2.1 防渗止水措施

3.2.2 止水帷幕方案提出和选择

3.3 基坑坑底土体加固措施和方案选择

3.3.1 基坑坑底土体加固措施

3.3.2 基坑坑底加固方案提出和选择

3.4 本章小结

第四章 止水帷幕和坑底加固对基坑渗流影响数值模拟

4.1 迈达斯GTS软件介绍及模拟分析方案

4.1.1 迈达斯GTS简介及分析方案

4.1.2 数值模拟基本假定

4.1.3 模型参数

4.2 无止水帷幕和有止水帷幕对基坑渗流场的分析

4.2.1 总水头分析

4.2.2 孔隙水压力

4.2.3 渗流速率分析

4.2.4 渗流路径

4.3 不同深度的止水帷幕渗流分析

4.4 不同深度的坑底加固渗流分析

4.5 本章小结

第五章 临江软弱地层深基坑降水开挖数值模拟

5.1 模型的建立

5.1.1 基本假设

5.1.2 围护结构的模拟

5.1.3 计算范围及边界条件

5.1.4 模型参数选择

5.1.5 施工步骤

5.2 降水开挖数值模拟结果分析

5.2.1 基坑隆起分析

5.2.2 地表沉降结果分析

5.2.3 支护结构的位移

5.2.4 支撑轴力分析

5.2.5 立柱桩竖向位移分析

5.2.6 立柱桩轴力分析

5.2.7 降水开挖渗流分析

5.3 不同工况基坑降水开挖数值模拟对比分析

5.3.1 地下水位高程影响分析

5.3.2 止水帷幕渗透系数影响分析

5.3.3 支护桩长深度影响分析

5.4 本章小结

第六章 磁器口基坑监测与数值模拟对比分析

6.1 基坑监测方案设计

6.1.1 基坑监测目的

6.1.2 监测内容

6.1.3 监测点控制值和预警值

6.2 监测内容和结果对比分析

6.2.1 沉降监测

6.2.2 围护结构排桩和立柱桩水平位移监测

6.2.3 支撑轴力监测

6.3 本章小结

第七章 软弱地层深基坑隆起因素数值分析

7.1 基本假设

7.2 土体参数对基坑隆起的影响分析

7.2.1 c、φ值对基坑坑底隆起的影响

7.2.2 弹性模量对基坑坑底隆起的影响

7.2.3 土体重度对基坑坑底隆起的影响

7.3 开挖对基坑隆起影响分析

7.3.1 开挖深度对基坑坑底隆起影响

7.3.2 开挖宽度对基坑坑底隆起影响

7.4 支护结构对基坑隆起影响分析

7.4.1 插入比D/H对基坑坑底隆起影响

7.4.2 地连墙厚度对基坑坑底隆起的影响

7.4.3 最后一道支撑位置对基坑坑底隆起的影响

7.5 本章小结

8.1 结论

8.2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果

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摘要

随着基坑工程的发展,基坑工程应用于各种地质条件,临江软弱地层基坑也随之而产生,由于影响临江软弱地层深基坑稳定性因素较多[1],当前众多学者研究起来较为困难。本文以重庆市磁器口深基坑工程为依托,对临江软弱地层深基坑稳定性问题展开研究。论文首先介绍基坑失稳两大形式,分析失稳的主要因素,理论分析得出基坑抗隆起、抗渗流、抗倾覆和抗水平滑移等稳定性系数,主要研究的内容和结论如下:
  1、较系统研究了复合式止水帷幕和坑底加固等相关内容,总结分析防渗止水措施和坑底加固特点和使用范围。在此基础上对依托工程所采取复合式止水帷幕措施为高压旋喷桩搭接高压注浆,坑底加固措施为高压注浆加固。
  2、采用MIDAS/GTS有限元软件,对无止水帷幕和有止水帷幕情况下模拟地下水稳态渗流,得出止水帷幕存在改变了地下水的渗流规律,能有效加强基坑稳定性;对比不同止水帷幕深度和坑底加固深度稳态渗流分析,提出止水帷幕深度范围为25m-29m,坑底加固深度范围为6m-8m,从而验证本工程取值的合理性。
  3、通过模拟磁器口基坑降水开挖应力渗流耦合分析,得到坑底隆起、支护结构位移、内支撑轴力、立柱桩轴力和位移、地表沉降和渗流场规律;分别考虑改变地下水高程、止水帷幕渗透系数和围护桩长度进行数值模拟,得出当止水帷幕系数达到10-4时渗流速度趋于不变,说明此时止水帷幕防渗性好,再减小渗透系数对基坑渗流无影响。
  4、将基坑降水开挖数值模拟得到的数据与结论和部分现场监测数据作对比分析,其稍有差异,但基本能反应出地表沉降、支护结构位移、支撑轴力等相关规律,验证了模型的合理性和可行性,为下文提供合理的模型参数,同时为类似的地质工程提供参考借鉴。
  5、参照上述模型的参数,对软土深基坑坑底隆起因素进行数值分析,分别讨论了改变土体参数、开挖参数、支护结构参数对降水开挖完成后坑底隆起的影响。得到土体重度减小、弹性模量增加、粘聚力和摩擦角增加、开挖宽度减小、开挖深度减小、插入比增加、最下层支撑距离减小、地连墙厚度增大均使基坑隆起量减小。

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