明挖法和局部盖挖法地铁车站施工监测及数值模拟分析--《安徽建筑大学》2015年硕士论文
明挖法和局部盖挖法地铁车站施工监测及数值模拟分析
【摘要】：近些年,城市人口不断增加,城市交通拥挤问题越来越严重。我国很多大中城市都在修建地铁,充分利用地下空间缓解交通问题。地铁修建一般都是在人口众多、建筑物密集的城市中进行的。而地铁车站深基坑的深度一般都达到了十几米以上,一旦发生事故,将会带来严重的后果。因此,一定要确保地铁施工过程安全,其主要就是保证地铁车站深基坑在施工过程中稳定性不发生破坏。采用数值分析可以弥补传统的理论分析设计只能计算结果却不能反映基坑开挖施工过程中受力和位移变化的缺点,而且可以预先发现基坑施工中危险薄弱的地方,提前做好防范措施。目前,合肥地铁一号线和二号线正在施工。本文以合肥地铁一号线明光路站深基坑施工为例,进行了以下方面的研究和分析:文章分析总结明挖法和盖挖法的国内外研究现状,同时对深基坑的变形机理做了详细的阐述,对支护结构的变形、地表沉降、坑底隆起等影响深基坑变形的主要因素进行了研究,总结了目前国内外关于深基坑稳定性理论的计算方法。在施工过程中,进行了详细的监测分析。对监测数据整理,分析了围护结构顶部、地连墙侧移、地表沉降、建筑物沉降和立柱沉降的变化规律。在明光路站施工的过程中,采用了明挖法和局部盖挖法相结合的施工方法,基坑最深处达到了22.8米。针对施工的实际情况,利用大型有限元分析软件Midas GTS/NX对基坑开挖的施工过程进行了三维的数值模拟计算,并得出了施工地表沉降和围护结构的变化规律。地表沉降的最大值出现在距离基坑边缘15m附近的地方。地下连续墙的变形呈现两边小中间大的弓形曲线,最大值出现在约为基坑深度的三分之二位置。明光路桥段原方案采用明挖法施工,实际施工过程中为了减小对路面交通的影响,采用盖挖法施工。对明光路桥标准段采用明挖法和盖挖法分别进行了二维模拟,得出两种施工方法下地表沉降、围护结构和支撑轴力的变化规律,通过数据对比分析,得出明挖法更改为盖挖法是合理安全的。并通过支护结构的优化分析,对基坑支护的合理性进行了系统的分析,得出地连墙的嵌固深度35.2m,钢支撑间距为6m是经济合理的。
【关键词】：
【学位授予单位】：安徽建筑大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：U231.3;TU94【目录】：
摘要5-6Abstract6-15第一章 绪论15-20 1.1 引言15-16 1.2 国内外研究现状16-19 1.3 研究内容和意义19-20
1.3.1 研究内容19
1.3.2 研究意义19-20第二章 地铁深基坑变形相关理论20-38 2.1 深基坑变形机理20-26
2.1.1 围护墙体变形21-23
2.1.2 坑底土体隆起23-24
2.1.3 地表沉降24-26 2.2 深基坑变形主要影响因素26-29
2.2.1 工程地质与水文地质条件26
2.2.2 设计因素对基坑变形的影响26-28
2.2.3 施工因素对基坑变形影响28-29 2.3 基坑稳定性理论29-37
2.3.1 基坑的整体稳定性30-32
2.3.2 支护结构的稳定性32-33
2.3.3 基坑坑底土体的抗渗流稳定性33-34
2.3.4 基坑坑底土体的抗隆起稳定性34-37 2.4 本章小结37-38第三章 明光路地铁车站工程概况及施工工艺38-44 3.1 工程概况38-39 3.2 工程地质及水文地质39 3.3 不良地质与特殊岩土39-40 3.4 设计标准40 3.5 施工方案40-42 3.6 基坑支护结构介绍42-43 3.7 本章小结43-44第四章 基坑开挖过程数值模拟分析44-71 4.1 有限单元法简介44-45 4.2 软件简介45-47
4.2.1 软件特点46
4.2.2 适用范围46-47
4.2.3 软件的求解过程47 4.3 各种材料单元的模拟47-53
4.3.1 材料本构关系47-48
4.3.2 围护结构单元选择48-49
4.3.3 支撑单元选择49-50
4.3.4 计算参数确定50-53 4.4 模拟结果分析53-62
4.4.1 地表沉降分析53-58
4.4.2 地连墙侧移分析58-62
4.4.3 坑底隆起分析62 4.5 明挖法更改为盖挖法分析62-67
4.5.1 地连墙侧移分析64-65
4.5.2 地表沉降分析65-66
4.5.3 内支撑轴力分析66-67 4.6 内支撑优化分析67-70
4.6.1 地连墙嵌固深度影响分析67-69
4.6.2 改变钢支撑的间距对变形的影响69-70 4.7 本章小结70-71第五章 监测数据分析71-81 5.1 监测目的和意义71 5.2 监控项目71-72 5.3 监测频率72 5.4 监测数据分析72-80
5.4.1 围护结构顶部水平位移监测分析72-73
5.4.2 地连墙水平侧移分析73-76
5.4.3 地表沉降分析76-78
5.4.4 周边建筑物沉降分析78-79
5.4.5 立柱沉降监测分析79-80 5.5 本章小结80-81第六章 结论与展望81-83 6.1 研究结论81-82 6.2 展望82-83参考文献83-87致谢87-88作者简介及读研期间主要科研成果88
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