杭州软土地区地铁车站深基坑开挖引起的变形效应分析研究

摘要

地铁大多要经过市区内交通拥挤、周边环境保护较高的地段,尤其是在软土区域进行地铁车站深基坑施工时，由于土的性质非常复杂，基坑围护形式、地表沉降的安全性与稳定性愈发重要。本文以软土地区杭州市某地铁车站深大基坑为工程背景,采用监测数据分析、有限元模拟、理论分析的方法提出了杭州软土地区墙后地表沉降理论公式，同时研究了地铁车站深基坑地下连续墙墙体位移、支撑轴力和地表沉降的变化规律，探讨了地下连续墙入土深度、不同的支撑材料等因素对支护结构变形和地表沉降的影响程度。
　　本研究主要内容包括：⑴通过施工实测数据，分析了杭州软土地区的墙体水平位移、墙后地表沉降、建筑物沉降、支撑轴力大小以及地下水位变化规律。研究结果表明：墙体的水平位移往往会被土质所影响，开挖越深，对墙体水平位移的影响越大，在一定程度上反映局部土质好坏情况；在架设或拆除支撑过程中，应加强对支撑轴力变化的监测，要防止支撑轴力的突然增大或减小现象，这样会对基坑的稳定性产生重要影响；地表沉降值随开挖深度增加而增大，沉降曲线与围护挡墙位移形式有关，多呈抛物线形或盆形分布；建筑物沉降值随着与基坑边距离的增加而减小；坑外地下水位的变化可反映围护结构的止水效果。⑵利用Midas/GTS有限元软件对基坑段进行分析计算，由基坑变形的计算结果分别进行了地下连续墙水平位移数值分析和地表沉降数值分析，还研究了地下连续墙入土深度、不同的支撑材料对水平位移和地表沉降的影响，并与施工监测数据进行了对比分析。结果表明：地下连续墙入土深度的改变主要影响墙体中部的位移变化，对墙体上部及下部几乎不造成影响；墙后地表沉降位移受到墙体埋深的变化幅度不大；增大整个支撑系统的刚度在一定程度上可以有效控制围护结构变形的发展。⑶分析了深基坑的变形特性，用挡墙的刚度、高度和宽度建立了挡墙因子，推导出了软土地区深基坑挡墙变形引起地表沉降值的公式。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外的研究现状及趋势

1.3现有研究不足之处

1.4研究内容及研究路线

第2章 工程概况

2.1 杭州地铁2号线与5号线概况

2.2 某地铁车站简介

2.3基坑设计和开挖施工方案

2.4本章小结

第3章 杭州地铁某车站深基坑开挖过程现场监测研究

3.1 基坑支护方案

3.2 监测点布置

3.3 墙体水平位移变化规律

3.4 支撑轴力变化规律

3.5 墙后土体地表沉降变化规律

3.6 周边建筑物沉降变化规律

3.7 本章小结

第4章 深基坑开挖变形的有限元分析

4.1 Midas/GTS简介

4.2 本构模型的选取

4.3地铁车站深基坑支护有限元模型建立的基本假定

4.4模型的网格划分及边界条件

4.5模型建立及工况模拟

4.6计算参数的选取

4.7基坑变形计算结果及其分析

4.8本章小结

第5章 基坑施工引起基坑外地表沉降的理论分析

5.1现有计算公式及不足之处

5.2基坑横向与纵向相结合引起的沉降计算公式

5.3实例验证

5.4基坑实测数据与理论值对比分析

5.5本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2建议与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文