兰州地铁深基坑支护结构及开挖方案研究

摘要

随着我国国民经济的迅速发展，城市化步伐的加快，为满足日益增长的市民出行、轨道交通换乘及停车等需求，对地下空间的开发和利用，发展地铁工程已成为我国解决交通问题的重要方向之一。在地铁建设中，最重要的是地铁车站的建设，由于地铁车站大多位于城市中心区域，场地狭窄，周边环境复杂，地铁车站深基坑平面尺寸和开挖深度的增大也将带来一系列复杂的问题，若处理不当就会引发安全问题。
　　本文以兰州地铁1号线奥体中心车站深基坑工程为研究背景，采用理论分析及数值模拟的方法，分析研究了排桩加内撑支护下深基坑开挖的变形规律。本文的主要研究内容如下:
　　(1)总结分析了深基坑工程的发展历史以及目前国内和国外对深基坑工程的研究现状，在这些分析的基础之上，结合深基坑工程自身的特点，阐述了深基坑工程的发展趋势。
　　(2)较为系统的总结了深基坑支护结构设计计算理论、深基坑常见的支护方法、深基坑工程中围护结构及周边地层的变形性状、深基坑变形的影响因素及控制措施。
　　(3)以兰州市地铁1号线奥体中心车站为研究对象，运用有限元软件，建立三维数值计算模型，分析了在不同施工工况下深基坑支护结构及周边土体的变形，支护结构的内力变化规律，研究结果可为类似工程提供参考。
　　(4)在上述三维模型的基础上，研究了改变开挖方式对深基坑变形的影响。即开挖过程中开槽与否、先撑后挖与先挖后撑不同开挖方式对基坑变形及内力的影响。
　　(5)讨论了基坑围护结构和支撑体系的参数改变对基坑变形和周围地表沉降的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本文的研究背景、目的及意义

1．1．1 本文的研究背景

1．1．2 本文的目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 深基坑排桩-内撑式支护结构的研究现状

1．2．2 深基坑变形研究现状

1．2．3 深基坑有限元方法的研究现状

1．3 深基坑工程特点与未来发展走向

1．3．1 深基坑工程的特点

1．3．2 深基坑工程的发展趋势

1．4 本文的研究内容与技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

第2章 地铁车站深基坑变形的理论研究

2．1 地铁车站深基坑土压力理论研究

2．1．1 库伦土压力理论

2．1．2 朗肯土压力理论

2．1．3 极限平衡理论

2．1．4 有限单元计算理论

2．2 地铁车站深基坑常见的支护方法

2．2．1 放坡开挖

2．2．2 土钉墙支护结构

2．2．3 重力式支护结构

2．2．4 悬臂式支护结构

2．2．5 内撑式支护结构

2．2．6 拉锚式支护结构

2．3 地铁车站深基坑支护方法的选择

2．4 地铁车站深基坑的主要变形

2．4．1 围护结构变形

2．4．2 坑底土体隆起

2．4．3 周边地表沉降

2．5 地铁车站深基坑变形影响因素及控制措施

2．5．1 地铁车站深基坑变形的影响因素

2．5．2 地铁车站深基坑变形的控制措施

2．6 本章小结

第3章 深基坑开挖与支护过程的三维数值模拟分析

3．1 有限元分析理论及MIDAS-GTS简述

3．1．1 有限元理论

3．1．2 有限元求解基坑问题的分析步骤

3．1．3 MIDAS-GTS简介

3．2 MIDAS-GTS建模

3．2．1 建模的基本假设

3．2．2 网格划分

3．2．3 边界条件的确定

3．2．4 开挖过程的模拟

3．3 土体弹塑性本构模型

3．4 地铁车站深基坑有限元模型建立

3．4．1 深基坑建模过程中的基本假定

3．4．2 深基坑三维模型计算区域选取

3．4．3 深基坑模型计算参数

3．4．4 有限元模型的边界条件

3．4．5 深基坑开挖过程模拟

3．5 计算结果及分析

3．5．1 桩身水平位移分析

3．5．2 桩身弯矩分析

3．5．3 地表沉降分析

3．6 本章小结

第4章 地铁深基坑变形影响因素的分析

4．1 深基坑稳定性及变形的影响因素

4．2 开槽与否对地铁深基坑变形的影响

4．3 开挖采用先挖后撑与先撑后挖的对比分析

4．4 支撑对地铁深基坑变形及内力的影响

4．4．1 支撑位置对地铁深基坑变形及内力的影响

4．4．2 支撑架设时机对地铁深基坑变形的影响

4．4．3 支撑刚度对地铁深基坑变形的影响

4．5 围护结构参数变化对地铁深基坑变形的影响

4．5．1 桩径对地铁深基坑变形的影响

4．5．2 桩径对地铁深基坑附近地表沉降的影响

4．5．3 桩径的综合考虑

4．5．4 桩体埋深对地铁深基坑变形的影响

4．5．5 桩体埋深对地铁深基坑附近地表沉降的影响

4．5．6 桩体埋深的综合考虑

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

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