西安某地铁车站基坑变形监测及变形规律研究

摘要

城市的发展导致基坑开挖深度和范围随之增大,这样会引起更多的关于基坑安全性及稳定性以及周边环境影响等问题.鉴于基坑问题的复杂性,深基坑的变形规律需要仔细分析研究,本文通过对西安某地铁车站基坑的变形分析研究,以期对深基坑工程围护体系的设计与施工做出一定的指导. 在现场监测的基础上,通过影响基坑稳定性的理论分析,采用FLCA3D有限元模拟软件进行了基坑开挖过程的数值模拟,分析了围护桩体水平位移、基坑周围底边沉降、内支撑轴力等变化趋势,并结合现场监测数据对比研究,得出如下结论: (1)通过对现场监测数据的总结研究分析,可以发现随着基坑开挖深度的增加,围护结构水平位移沿深度方向逐渐增大,且最大水平位移逐渐下移,呈"抛物线"形分布:基坑周边地表沉降沿垂直基坑方向向远离基坑方向近似呈"烟斗状"分布,最大沉降量在距基坑距离8m左右处;钢支撑的轴力值呈波动的态势,整体保持稳定. (2)数值模拟计算结果与实测结果的总体变化规律基本相同,采取FLAC3D模拟软件对实际基坑开挖过程进行模拟分析具有可行性,可用来预测基坑过程中的变形情况,模拟对实际施工具有一定指导意义. (3)在一定范围内,桩长如果过长,对变形控制较小,反倒影响经济因素;桩长如果过短,会使基坑出现较大的变形,影响基坑的安全稳定.所以桩长应该控制一定范围,分析认为本基坑工程桩长23m~25m范围内较为安全经济可靠.围护桩桩间距的增大,会使围护结构水平位移和地表沉降量均增大,且在增大一定程度,基坑周边地表沉降的影响区域变大,所以综合考虑,为保证施工安全,建议桩间距值在1.4m~1.8m为宜.随着钢支撑间距的增大,围护结构水平位移和基坑周边地表沉降量都随之增大,其变化规律基本一致,由分析数据表明支撑间距以3m~6m为宜.

目录

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1 绪 论

1.1 选题背景和研究意义

1.1.1 选题背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 基坑工程研究现状

1.2.2 深基坑变形监测研究现状

1.2.3 数值方法在工程中应用的研究现状

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究技术路线

2 深基坑变形规律及影响稳定性的因素分析

2.1 基坑支护结构形式

2.2 深基坑变形方式

2.3 深基坑支护体系变形特性

2.3.1 围护结构的变形模式

2.3.2 支撑体系的破坏模式

2.4 深基坑稳定性的主要影响因素

2.4.1 自然条件与现场环境

2.4.2 设计因素

2.4.3 施工因素

2.4.4 基坑渗流

2.5 深基坑变形的控制措施

2.6 小结

3 地铁车站深基坑变形现场监测数据分析

3.1 工程概况及地质条件

3.1.1 工程概况

3.1.2 工程地质条件

3.1.3 水文地质条件

3.2围护结构方案

3.3监测重要性及目的

3.4监测设计原则

3.5 监测内容及监测点布置

3.5.1 监测内容

3.5.2 基准点的布置

3.5.3 监测点的布置

3.6 监测结果分析

3.6.1 桩体水平位移变形规律

3.6.2 内支撑轴力变化规律

3.6.3 地表沉降变形规律

3.7 小结

4 深基坑变形数值模拟分析

4.1 有限差分软件FLAC3D程序简介

4.2深基坑开挖FLAC3D分析理论

4.2.1 土体的本构模型选择

4.2.2 模型结构单元

4.3基坑模型的建立与分析

4.3.1 整体模型的建立

4.3.2 模拟方案

4.4计算结果分析

4.5 数值模拟结果与实测结果对比分析

4.5.1 桩体水平位移数值计算数据与现场监测数据的对比

4.5.2 内支撑轴力数值计算数据与现场监测数据的对比

4.5.3 深基坑周围地表沉降数值计算数据与现场监测数据的对比

4.6小结

5 调整围护结构参数对基坑变形影响的模拟分析

5.1 灌注桩桩间距对变形的影响

5.1.1 灌注桩桩间距对围护结构水平位移的影响

5.1.2 灌注桩桩间距对周围地表沉降的影响

5.1.3 围护桩间距对基坑稳定性的影响分析

5.2 改变围护桩桩长对变形的影响

5.2.1 围护桩桩长对围护结构水平位移的影响

5.2.2 围护桩桩长对周围地表沉降的影响

5.2.3 围护桩桩长对基坑稳定性的影响分析

5.3支撑间距对基坑变形性的影响

5.3.1 钢支撑间距对围护结构水平位移的影响

5.2.2 钢支撑间距对周围地表沉降的影响

5.3.3 钢支撑间距对基坑稳定性的影响分析

5.4 小结

6结论与展望

6.1 本文的主要结论

6.2 展望

致 谢

参考文献