膨胀土地区轨道交通工程基坑围护变形控制的数值模拟

摘要

随着我国城市建设中大型基坑的规模及埋深迅速加大,施工环境及施工条件则越复杂,确保基坑工程安全施工已成为工程界亟待解决问题,尤其是对膨胀土区域的基坑围护工程,因膨胀土具有显著的强度和变形变化特性,故开展膨胀土地区城市轨道交通工程基坑围护系统的变形控制研究对保障轨道交通安全施工意义重大。本文以实际建于膨胀土地区的轨道交通基坑围护工程为例,基于现场基坑变形实测结果,应用三维有限差分方法数值反演了基坑围护工程施工过程中的变形规律,并进行了对比分析,得出如下初步结论:
　　 1)数值分析结果基本与现场实测数据吻合,表明构建的数值模型可有效模拟开挖对基坑围护系统的变形影响。
　　 2)围护桩及其周边土体的变形性状与基坑开挖深度有关,水平位移基本随着基坑开挖深度加大而增大,垂直位移则不断减小;围护桩顶处的水平位移和垂直位移最大。
　　 3)开挖后围护桩及其左侧土体的水平应力较开挖前不断减小,围护桩竖向应力有所增大,而土体竖向应力则基本保持不变。
　　 4)相同埋深处的桩身与土体变形分布基本一致,在基坑支护允许变形范围内,表明工程实例的基坑围护系统处于安全状态,可有效保证基坑稳定与安全。
　　 5)膨胀土饱水后基坑围护结构变形较干燥条件下大,可增大110％左右,表明在膨胀土地区实施基坑开挖工程,为保证开挖过程中基坑的稳定和施工安全。应考虑膨胀土的特殊性质对围护系统变形的影啊,并应采取合理的防护措施。
　　 论文探讨了膨胀土地区不同条件下轨道交通工程基坑围护系统的变形规律,研究结果对膨胀土地区基坑围护系统施工和设计具有一定的参考价值,为基坑围护系统施工减灾对策提供了理论依据和技术支持。

目录

文摘

英文文摘

致谢

论文说明:图表目录

第一章 绪论

1.1 问题的提出

1.2 国内外研究现状

1.2.1 概述

1.2.2 基坑工程变形监测研究现状

1.2.3 基坑工程围护研究现状

1.2.4 膨胀土地区基坑工程围护研究现状

1.2.5 存在的主要问题

1.3 研究内容

第二章 FLAC3D基本原理

2.1 计算原理

2.2 基本本构模型

2.3 应用步骤

第三章 工程实例基坑围护变形现场监测

3.1 工程概况

3.2 工程地质条件

3.2.1 地形地貌

3.2.2 土层特性及参数

3.3 基坑开挖施工过程

3.4 场监测及分析

第四章 基坑开挖过程围护系统变形数值仿真

4.1 数值分析模型

4.1.1 网格划分

4.1.2 计算参数

4.1.3 边界条件

4.1.4 输出控制

4.2 计算结果

4.2.1 土体变形及应力性状分析

4.2.2 围护桩变形及应力性状分析

4.2.3 围护系统变形及受力性状分析

4.3 膨胀土饱水状态下的计算结果

4.3.1 膨胀土饱水状态下围护桩水平位移变化分析

4.3.2 膨胀土饱水状态下围护桩垂直位移变化分析

4.4 对比分析

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文