软土地基基坑支护结构优选及开挖变形性状研究

摘要

在基坑工程中，基坑支护方案的优劣直接影响工程进度、成本和质量，还关系到基坑工程的安全稳定性。基坑工程事故一旦发生，后果往往很严重，合理选择基坑支护方案是基坑工程顺利实施的前提，同时还必须保证优选出的基坑支护方案安全可靠、科学合理、方便可行、造价经济，因而需要对优选方案进行多方面的验证。本文主要进行以下工作:
　　(1)针对广州南沙地区特有的软土工程特性，结合当地软土深基坑工程，在支护方案比选时所涉及的影响因素，既有定性因素，又有定量因素存在，因而以主观性相对较小的模糊层次分析法来从四个方案中评选出最佳方案。
　　(2)针对该深基坑工程，探讨归纳了地基反力系数m参数的取值方法，依据当地软土的工程特性，以及所依托的软土深基坑工程的地勘报告得出该项目m的取值。基于该m值，运用弹性支点法和弹塑性共同变形法对深基坑工程进行理论计算，即从弹性地基梁法的角度对该基坑方案进行计算分析，将两种计算方法的计算结果与实测监测值进行对比分析，发现弹塑性共同变形法结果更为接近真实值。
　　(3)本文在弹性地基梁计算的基础上，运用GEO5岩土工程有限元分析软件对深基坑工程进行数值模拟。该模拟分析了基坑施工引起的地表沉降规律以及支护结构的位移规律，模拟结果与实测值差距不大，且结果与理论计算符合性较好，最终得出此支护方案安全可行。
　　(4)在有限元模拟时，发现仅对深基坑被动区加固效果与在主动区与被动区均加固的效果相差不大，出于更为经济的目的，可仪对被动区进行加固;同时，在模拟不同加固宽度与深度的组合情况下，得出一些最优加固宽度与深度的组合，即该软土深基坑被动区加固的宽度在5m左右，最佳深度在4～6 m左右。确保基坑既能保证安全，又有经济优势。并且，本文还论证了增加土体抗剪强度指标对支护结构水平位移的影响。
　　(5)本文在数值模拟的基础上，探讨了开挖过程中，基坑支护结构以及基坑内外的变形性状，同时分析了影响围护结构变形的主要因素。对于软土深基坑工程，对场地进行前期处理、被动区进行加固能够有效改善土质，确保基坑工程安全。
　　综上所述，本文以模糊层次分析法优选出最佳方案，并为了验证该方案的安全可靠，运用成熟的计算理论—弹性地基梁法中的弹塑性共同变形法验证该方案，在此基础上，对该方案进行了数值模拟，以此来多方面验证优选出的支护方案，从而为工程提供经济、安全、可行的开挖、支护方案。本文所运用的优选方法对其他类似工程具有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的背景及必要性

1．2 国内外基坑工程应用发展概况

1．2．1 国外基坑工程应用发展趋势

1．2．2 国内基坑工程应用发展趋势

1．3 基坑工程研究现状

1．4 软土深基坑的若干问题

1．5 内支撑支护体系及其特点

1．5．1 内支撑体系的构成

1．5．2 支撑体系

1．5．3 支撑材料

1．6 本文研究内容

1．7 本文研究意义

第二章 深基坑支护及开挖的环境土工问题

2．1 深基坑支护设计

2．2 常见支护类型及其适用范围

2．2．1 南沙软土物理力学特征及工程特性

2．2．2 南沙软土深基坑常有支护型式

2．3 基坑开挖的环境土工问题

2．3．1 软土深基坑工程环境土工问题

2．3．2 基坑施工中的时空效应问题

2．3．3 基坑开挖支护的时空效应

2．4 本章小结

第三章 深基坑支护方案优选

3．1 基坑支护方案优选的研究现状

3．1．1 层次分析法

3．1．2 模糊综合评判法

3．2 模糊层次分析法在深基坑工程项目中的应用

3．2．1 模糊层次分析法模型的建立

3．2．2 构建指标评价体系

3．2．3 构造判断矩阵

3．2．4 权重计算法

3．2．5 计算一致性比例CR

3．2．6 建立综合评判的集合

3．2．7 相对优属度矩阵的建立

3．2．8 计算综合评判结果B

3．3 工程案例

3．3．1 工程概况

3．3．2 水文条件与地质条件

3．3．3 方案整体评价

3．3．4 基于模糊层次分析法的基坑支护方案优选

3．4 基于成本对比分析

3．5 本章小结

第四章 基坑支护结构计算

4．1 经典方法

4．2 弹性地基梁法

4．2．1 m的取值研究

4．2．2 反演分析的研究发展

4．2．3 “m”法计算原理及简图

4．3 弹性地基梁“m”法

4．3．1 弹性支点法

4．3．2 弹塑性共同变形法

4．4 计算结果对比分析

第五章 深基坑数值模拟分析

5．1 有限元模型建立

5．1．1 计算流程

5．1．2 主要分析步骤

5．2 计算结果分析

5．2．1 支护结构水平位移

5．2．2 地表沉降分析

5．2．3 坑底隆起分析

5．2．4 内支撑轴力变化分析

5．2．5 将结果进行比较分析

5．3 影响围护结构变形的因素分析

5．3．1 土体抗剪强度指标对支护结构变形的影响

5．3．3 加固宽度和深度对支护结构变形的影响

5．4 工程施工优化建议

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

在校期间发表的论著及取得的科研成果