膨胀土深基坑开挖对临近地铁建筑变形控制的研究

摘要

基坑开挖带来的地层变形与扰动将影响周围建筑物的安全，尤其是紧临地铁的深基坑工程。为了控制变形，将基坑开挖对地铁结构的影响降到允许范围内，往往会设计相应的支护结构。为了研究膨胀土开挖对临近地铁建筑的变形控制效果，本文以实际的基坑工程为背景，结合数值模拟与现场监测等手段进行研究，可以为膨胀土的深基坑变形研究提供新的素材，同时也为完善膨胀土基坑设计计算方法提供佐证与思路。
　　为研究膨胀岩土基坑开挖对临近地铁设施的变形控制，首先根据基本勘察资料对基坑进行支护计算，并得到具体的支护结构方案。然后根据支护方案，使用数值模拟软件FLAC3D建立基坑的数值模型并根据同期研究课题所得膨胀应力分布，在普通工况以及考虑膨胀应力的降雨工况下进行开挖计算，得到数值模拟结果。同时，为了得到基坑实际的开挖变形数据，在基坑周围埋设相关监测元件，对基坑进行开挖监测，得到基坑开挖过程中的变形应力数据。最后将基坑实际变形数据、数值模拟数据与设计变形数据进行对比，将数值模拟数据与实际变形数据进行对比验证，验证正确后从数值模拟结果中得到地铁结构的变形数据，分析得到膨胀岩土基坑开挖对临近地铁设施变形控制的效果。
　　通过本文的分析研究发现，所选取基坑支护对基坑变形的控制是成功的，对地铁建筑变形的控制效果是显著的。在数值模拟计算中，考虑膨胀土作用下的基坑变形较原始工况大，表明膨胀土作用对于基坑的变形影响比较明显，且膨胀土作用对地铁变形也存在一定程度的影响，需要在工程中引起重视。同时，在基坑计算中对于膨胀土作用的考虑不足，导致初步计算结果相比实际监测结果偏小，不利于基坑的安全，优化的计算方式需要更多的深入研究。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究意义和背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 基坑变形对隧道结构的影响

1．2．2 膨胀土基坑相关研究

1．3 研究内容和研究方法

第2章 成都东郊膨胀土深基坑工程概况

2．1 概况

2．2 工程地质条件简述

2．2．1 地形地貌

2．2．2 场地岩土的构成与特征

第3章 临近地铁侧膨胀土基坑支护结构设计

3．1 支护方案初定

3．2 支护方案计算

3．2．1 双排桩结构

3．2．2 双排桩+四层锚索结构

3．2．3 单排桩+三层内支撑结构

3．2．4 单排桩+四层锚索+一层内支撑结构

3．3 支护方案比选

3．4 支护设计结果

3．4．1 支护结构简介

3．4．2 设计计算工况

3．4．3 设计计算方案

3．4．4 设计计算结果

第4章 临近地铁侧膨胀土基坑数值计算研究

4．1 模型建立及参数设置

4．1．1 模型建立

4．1．2 参数设置及边界条件

4．1．3 初始地应力的生成

4．2 第一次开挖基坑边坡及既有地铁设施变形特征分析

4．2．1 原始工况数值计算

4．2．2 降雨工况数值计算

4．2．3 桩身位移计算值与设计值对比

4．3 第二次开挖基坑边坡及既有地铁设施变形特征分析

4．3．1 原始工况数值计算

4．3．2 降雨工况数值计算

4．3．3 桩身位移计算值与设计值对比

4．4 第三次开挖基坑边坡及既有地铁设施变形特征分析

4．4．1 原始工况数值计算

4．4．2 降雨工况数值计算

4．4．3 桩身位移计算值与设计值对比

第5章 成都东郊膨胀土深基坑开挖现场监测方案

5．1 现场监测项目

5．2 现场监测方案

5．3 监测元件安装

5．3．1 测斜管的安装

5．3．2 混凝土应变计的安装

第6章 成都东郊膨胀土深基坑临近地铁侧基坑边坡现场监测

6．1 现场监测工作概况

6．2 测试场地变化概况

6．3 主要监测结果及分析

6．3．1 桩身位移监测

6．3．2 内支撑受力监测

6．3．3 地表位移监测

第7章 膨胀土深基坑开挖对临近地铁建筑的变形控制分析

7．1 结果的对比分析

7．1．1 设计计算、数值模拟以及现场监测的桩身位移对比分析

7．1．2 数值模拟与现场监测的内支撑轴力对比分析

7．1．3 数值模拟与现场监测的地表位移对比分析

7．2 膨胀土深基坑开挖对临近地铁建筑的变形控制分析

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果