成都市某膨胀土深基坑支护设计研究

摘要

随着经济的发展，超高层、高层建筑的兴建，以及地下空间的开发及利用，大量深基坑工程应运而生，深基坑工程的复杂性和重要性也日渐显露出来，成为工程界的一个难点和热点。特别是在膨胀土地区，膨胀土深基坑的特殊性常常导致常规基坑支护出现重大工程问题，究其原因主要为膨胀土所具有的“吸水膨胀，失水收缩”特性，而设计人员往往膨胀土此种特性不够重视，在土压力计算以及基坑支护方案选择两个方面产生重大失误，所以对于膨胀土特性以及基坑支护方案优选模式进行研究，具有重要工程意义。
　　本文以成都市某膨胀土深基坑为依托，采用室内物理模拟实验方法，对膨胀土进行土压力和膨胀力变化规律进行研究，得出随含水率变化条件下膨胀土土压力和膨胀力的变化规律曲线，为基坑工程支护设计计算提供指导意义。针对膨胀土基坑特殊性以及基坑工程的综合性强的特点，利用模糊综合评判法和层次分析法重新建立基坑支护方案优选模式，进行基坑支护方案优选，选出对于该膨胀土深基坑的最优支护方案。最后，利用理正深基坑7.0版软件，按照优选出的支护方案并结合膨胀土土压力特性进行基坑支护设计计算，以确保该深基坑支护设计计算结果能达到安全性和经济型的目的。
　　本文主要研究内容包括:(1)采用室内物理模拟实验的方法，对膨胀土土压力及膨胀力随含水率变化规律进行研究;(2)综合利用模糊综合评价法和层次分析法，建立适合膨胀土深基坑支护方案的优选模式，选出适合成都市某膨胀土深基坑的支护方案;(3)结合以上两项研究内容，利用理正深基坑7.0版软件进行基坑支护设计计算。
　　主要研究成果包括:(1)根据膨胀土土压力室内物理模拟实验结果得出:1）膨胀土土压力沿墙高分布呈梯形，符合朗肯土压力理论;2）膨胀土土压力整体变化情况为随含水率的增高而增高。在前期土压力增高幅度较大，当含水率达到约36％处时出现拐点，土压力增幅明显减弱。3）利用朗肯土压力理论，对含水率为30％的普通粘性土土压力进行计算，计算结果小于含水率为30％的膨胀土土压力。根据普通粘性土土压力随含水率变化规律，与膨胀土土压力变化规律进行对比，得知膨胀土土压力大于普通粘性土土压力，但两者间无线性关系。(2)根据膨胀土膨胀力室内实验结果得出:1）随着膨胀土不断增湿，膨胀力整体变化曲线呈下降趋势;2）前期膨胀力降幅较大，到达含水率约为26％时出现拐点，膨胀力降幅减小;3）膨胀力前期降幅呈近线性变化。(3)利用多目标决策方法进行膨胀土深基坑支护方案优选，优选模型建立过程及优选结果表明:1）受膨胀土特性制约，地质方面所属权重因子有明显提高;2）综合利用层次分析法与模糊综合评判法建立方案优选模型，能有效的提高优选模型的客观性、全面性和有效性等，使优选结果更加符合要求，更加可靠;3）对该膨胀土深基坑进行的支护方案优选的结果为排桩支护方案，此方案达到了基坑支护的安全性和经济型要求，同时验证了该优选模型的正确性。(4)利用理正深基坑7.0软件进行基坑支护方案设计计算，设计结果表明:1）该版本软件为现阶段最实用、可靠的基坑支护设计计算方面的软件;2）该膨胀土深基坑的支护设计方案，采用模糊层次综合评判法优选结果;3）在支护设计计算过程中的土压力计算部分，结合膨胀土土压力变化规律研究成果，对土压力计算值进行了修正，最终设计计算结果满足基坑工程要求。4）对各段基坑最终设计成果进行稳定性验算，包括整体稳定性验算、抗倾覆稳定性验算、抗隆起稳定性验算，验算结果均符合稳定性要求。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外基坑工程研究现状概述

1．2．1 深基坑工程发展现状

1．2．2 深基坑工程研究现状

1．2．3 深基坑支护方案优选研究现状

1．2．4 深基坑支护方案优化方法研究现状

1．3 国内外膨胀土特性研究现状

1．3．1 概述

1．3．2 非饱和膨胀土的实验研究现状

1．4 研究现状评述

1．5 主要研究内容

1．5 研究方法及技术路线

第2章 研究区地质环境背景

2．1 区域自然地理概况

2．2 场区工程地质条件

2．2．1 地形地貌

2．2．2 地层岩性

2．2．3 地质构造

2．2．4 水文地质

2．2．5 不良地质现象

第3章 膨胀土基坑特点及桩-土作用力学分析

3．1 膨胀土基坑特点研究

3．2 膨胀力特性研究

3．2．1 概述

3．2．2 膨胀力实验设计及实验过程

3．3 桩-土作用力学分析

3．3．1 土压力理论分析

3．3．2 土压力试验分析

3．4 本章小结

第4章 深基坑支护方案优化研究

4．1 深基坑支护方案的优选方法

4．1．1 概述

4．1．2 多目标决策方法概述

4．1．3 支护方案优化方法的选择

4．1．4 模糊综合评判法

4．1．5 层次分析法

4．2 模糊层次综合评判法的工程应用

4．2．1 模糊层次综合评判法的引入和指标体系建立

4．2．2 指标体系权重值的确定

4．2．3 单因素评判集的确定

4．2．4 模糊层次综合评判

4．3 本章小结

第5章 深基坑支护结构设计计算

5．1 概述

5．2 基本参数

5．2．1 地层概况

5．2．2 岩土体参数选取

5．2．3 基坑概况

5．3 支护设计计算

5．3．1 基坑AB段支护设计计算

5．3．2 基坑BC段支护设计计算

5．3．3 基坑CD段支护设计计算

5．3．4 基坑FG段支护设计计算

5．3．5 基坑HIJ段支护设计计算

5．3．6 基坑JA段支护设计计算

5．4 本章小结

结论与建议

结论

建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文