苏州软土地区地铁基坑变形监测与数值模拟分析

摘要

随着我国经济的快速发展和城市进程的逐步加快，轨道交通进入蓬勃发展的时期，随之而来的是越来越多的地铁深基坑工程的出现。地铁基坑由于处于城市之中，周边的环境十分复杂，开挖的过程极易导致工程事故的发生，因此控制基坑的变形，确保基坑工程顺利的展开具有十分重要的意义。 我国幅员辽阔，不同地区地质特征差异较大，基坑工程具有较强的区域性，设计和施工均受限于工程地质条件，而苏州作为典型的软土地区，地铁还处于起步阶段，根据城市建设的要求，苏州将迎来地铁建设的高潮，因此研究苏州软土地区地铁基坑变形规律非常必要，依托于苏州轨道交通三号线星港街站地铁基坑，以现场的实际监测数据，借助于数理统计、理论分析、数值模拟等多种手段，对星港街地铁基坑的变形规律进行深入研究，主要的研究过程和成果如下： （1）查阅与基坑工程相关的文献，收集国内外基坑变形理论，并对其进行归纳总结，以此作为研究基坑变形规律的基础，同时将理论与星港街站变形规律进行比对，分析探讨影响基坑变形的因素。 （2）整理有关星港街站的工程勘察报告、设计资料、施工组织以及现场的监测资料，研究苏州软土地区地铁深基坑支护结构侧移以及周边地表沉降的规律。 （3）从工程实际出发，针对星港街站围护结构墙顶竖向位移大面积上抬预警的异常情况，分析坑底卸荷回弹对地连墙竖向位移造成的影响，依据残余应力法和Boussinesq解，推导出地连墙竖向位移的计算公式，同时充分考虑温度等其他因素对地连墙竖变形的影响。 （4）利用有限元分析软件MIDAS GTS，建立星港街站地铁基坑三维数值模型，并将数值模拟结果与监测数据进行对比分析，由比对结果可知两者基本相吻合，证明数值模拟参数选择合理，能够为类似的工程提供参考。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究的背景和意义

1.2基坑变形研究现状

1.2.1国外基坑变形研究现状

1.2.2国内基坑变形研究现状

1.3 本文研究的主要内容

第二章 基坑变形与监测理论研究

2.1基坑工程的特点

2.2基坑失稳模式

2.3基坑变形模式

2.3.1围护结构的变形

2.3.2周边土体的沉降

2.3.3坑底隆起

2.4基坑变形机理

2.4.1围护结构的变形机理

2.4.2地表沉降的变形机理

2.4.3坑底隆起的变形机理

2.5基坑工程监测理论与技术

2.5.1基坑监测目的

2.5.2基坑的监测项目及监测方法

2.5.3基坑监测成果的整理和分析

2.6本章小结

第三章 依托工程概况及监测数据分析

3.1苏州地区地质特征

3.2星港街站工程概况

3.2.1周边环境

3.2.2场地工程地质条件

3.2.3场地水文地质条件

3.2.4场地不良地质现象及特殊性岩土

3.3支护结构与止水帷幕

3.3.1支护结构

3.3.2止水帷幕

3.4工程的特点、难点分析

3.5基坑监测方案

3.6监测数据分析

3.6.1围护结构的侧移分析

3.6.2墙后地表沉降分析

3.6.3临近建筑物沉降分析

3.6.4钢筋混凝土支撑轴力分析

3.6.5墙顶竖向位移分析

3.7基坑监测异常情况分析

3.8本章小结

第四章 基坑异常情况分析

4.1墙体侧壁摩阻力的影响

4.1.1基本假定

4.1.2负摩阻力作用机理

4.1.3影响负摩阻力大小的因素

4.1.4理论分析

4.1.5计算步骤

4.1.6理论结果与现场监测数据对比

4.1.7减小摩阻力影响的方法

4.2温度的影响

4.3本章小结

第五章 数值模拟分析

5.1有限单元法

5.2有限元模型建立

5.2.1 模型材料属性的确定

5.2.2实体建模及网格划分

5.3定义模型施工阶段

5.4模拟结果分析

5.4.1周边土体沉降分析

5.4.2支护结构水平位移分析

5.4.3建筑物基础沉降分析

5.4.4墙顶竖向位移分析

5.6本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文及参加项目

发表论文情况

参加项目情况