地下连续墙施工引起的土体变形实测与数值分析研究

摘要

随着人口密度加大，城市不断兴建和发展，大规模的高层建筑、地下空间建设正在进行。基坑深度、规模、难度的快速发展给设计、施工都带来了严峻的挑战。加之近些年来，基坑工程事故频发，需要对基坑施工的全过程给予更加细致、全面的研究。
　　当基坑施工引起的变形需要严格控制时，常常采用刚度大、整体性较好的地下连续墙作为围护结构。过去在工程设计时一般不考虑基坑围护结构施工引起的土体位移，认为在地连墙施工期间，土体没有较明显的变化。然而很多工程实例表明围护结构施工可引起可观的土体变形。
　　本文以地连墙施工为例，分析了围护结构施工引起的土体变化。以天津地区嘉海一期基坑工程的地连墙施工过程为监测对象，监测历时近10个月。在嘉海一期基坑南侧布置了4个监测断面，每个断面设置有测斜管、孔隙水压力测管等不同功能的孔位。
　　实测结果表明地连墙施工对土体测斜值、孔隙水压力都有明显影响。地连墙施工完成后，坑外土体位移均远离地连墙方向，这主要是由于天津地区土体侧压力系数值较小（小于1）。对于地下连续墙施工过程中孔隙水压力，开挖成槽阶段，表现为卸荷效应占主导，槽段周围土体孔隙水压力有所下降。而灌注混凝土阶段，加载效应显著，土体孔隙水压力有所上升。
　　采用三维有限元数值模拟地连墙施工，结果与现场实测数据拟合良好。并进一步分析搅拌桩隔离墙（是否存在、不同嵌固深度）、地表建筑物（不同荷载、不同距离）以及两种情况综合作用工况下，地连墙施工引起的土体变形。
　　根据明德林（Mindlin）解推导地连墙施工引起土体水平位移的弹性数值解，土体的变量为泊松比和弹性模量，地连墙则主要考虑不同墙深。给出工程常见土层和地连墙工况下的数值解表格，便于实际工程应用。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3地连墙施工

1.4现场试验地连墙施工方案

第二章 地连墙施工引起土体变形现场试验

2.1工程概况

2.2监测概况

2.3测斜软件

2.4现场实测试验结果

2.5地连墙施工对土体变形影响比重

第三章 地连墙施工引起土体变形数值模拟

3.1有限元软件ABAQUS简介

3.2土体本构模型

3.3孔压单元介绍

3.4数值模拟目的和断面选取

3.5有限元网格划分及材料参数选取

3.6施工过程模拟

3.7现场实测数据与有限元结果对比

第四章 不同工况下地连墙施工造成的土体变形分析

4.1搅拌桩隔离墙对土体变形的影响

4.2地表有建筑物（超载）情况时的土体变形（无搅拌桩墙）

4.3搅拌桩隔离墙与地表建筑物（超载）同时存在时的土体变形

第五章 地连墙施工引起土体水平位移数值解

5.1泊松比

5.2弹性模量

5.3地连墙深度

第六章 结论与展望

参考文献

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