华东地区某市地铁深基坑变形规律研究

摘要

随着近年来社会经济的腾飞式发展，人类对于地下空间的开发和利用也变得越来越迫切。人口的增加所带来的城市交通的拥堵使得发展地下轨道工程成为目前解决国内交通问题的重要途径之一。在地铁工程的建造当中，地铁车站基坑工程作为整个轨道工程的最关键部分，往往因施工条件复杂、施工难度大、安全性要求高等因素而受到重视，因此对于地铁基坑施工中的相关变形研究就变得愈加重要。
　　本文以华东地区某市长丰路车站深基坑工程为工程背景，通过对现场实测数据分析、粒子群优化BP神经网络模型预测算法以及三维数值模拟总结该基坑工程在开挖过程中变形的相关规律，为该区域后续相关地铁基坑工程设计及施工提供借鉴参考。主要研究内容和相关结论如下：
　　(1)结合现场实测变形数据以及MIDAS-GTS数值分析结果分析总结基坑开挖过程中周围地表沉降、围护桩体侧向位移、支撑轴力的变化规律。
　　(2)通过现场监测已有数据，利用粒子群BP神经网络优化算法对基坑开挖过程中周边建筑物和周围地表的沉降进行预测，建立计算地铁基坑短期变形发展趋势预测算法。
　　(3)基坑在开挖过程中基坑地表沉降变化呈现出一定的规律，沿着坑边不同位置，地表沉降呈凹槽型变化，基坑的地表沉降最大位置并不是发生在坑边而是在距离坑边一定的距离处。
　　(4)基坑围护桩体侧向位移随着基坑开挖深度的增加其值也在不断变大，直至开挖完成桩体变形趋于稳定。在整个基坑的开挖过程中，桩体的侧向最大位移值始终发生在桩体中间段某个位置，而桩端两边的位移均非常小，呈现为抛物线形形变。说明混凝土支撑和嵌固端风化泥质砂岩层对于桩端两侧的位移限制发挥了很好的作用。
　　(5)将PSO优化BP预测算法应用于基坑开挖过程中的周围建筑物、地表沉降预测，得出短期内相关变形的规律发展趋势，具有较好的预测精度，说明该预测算法在基坑短期变形预测方面具有较高的可信度。
　　(6)在基坑开挖过程中支撑体系的轴力均呈现出一定的变化规律，无论是混凝土支撑轴力还是钢支撑轴力总是在经过一个缓慢增大的过程之后，最后会趋于稳定。
　　(7)从现场实测数据分析还是数值计算结果都表明整个基坑开挖过程中变形量较小，整个支护体系安全性较高，存在相应的富余安全系数，说明该基坑工程支护体系能够进行相应的参数优化设计来节省工程成本。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究动态

1.3 地铁深基坑工程概述

1.4 论文研究的主要内容

2 基坑工程概况及现场监测

2.1 长丰路站工程简介

2.2 工程地质特性及水文地质条件

2.3 基坑现场监测

2.4 现场测点布置

2.5 本章小结

3. 基坑施工监测结果分析及基坑变形预测

3.1 基坑施工监测结果分析

3.2 基坑变形预测算法

3.3 PSO优化BP神经网络预测算法

3.4 PSO优化BP预测算法的工程应用

3.5 本章小结

4. 变形规律的数值模拟研究

4.1 地铁车站深基坑开挖MIDAS-GTS模拟

4.2 地铁车站深基坑开挖MIDAS-GTS建模

4.3 数值模拟计算结果及分析

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要工作和结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果