砂、淤泥地层地铁深基坑开挖变形特征研究

作     者：张缤 

作者单位：广州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓江东;向伟明

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：砂、淤泥 基坑变形 监测分析 数值模拟 

摘      要：随着城市轨道交通建设的迅速发展,地铁深基坑工程问题备受关注。基坑开挖的变形与所处地质、水文条件等密切相关,以砂、淤泥为主的地层具有敏感度高、压缩性大、强度低等不良工程特性,而临近江边,地下水位高,受地下水渗流影响大,此地质水文条件下的基坑工程所面临的风险更高。因此,对砂、淤泥地层且紧临江边的基坑在开挖过程中的变形特征进行研究显得十分必要。本文以广佛线施工18A标地铁沥滘车站基坑工程为背景,采用现场实测和数值模拟相结合的研究手段,对砂、淤泥地质且临近江边的基坑在开挖过程中的变形规律进行深入研究,研究成果可为本标段后续基坑(折返线、南洲西端风亭)及其它类似基坑的设计与施工提供参考。主要研究内容及结论如下:(1)整理分析基坑现场实测数据,初步总结基坑围护结构变形及坑外地表沉降规律。(2)以地铁沥滘车站基坑工程为背景,利用有限元软件MIDAS/GTS对基坑开挖过程进行模拟,将数值模拟结果与实测数据进行对比,从而验证模型及参数取值的正确性,并综合实测数据和模拟结果,总结该处地下的地铁基坑变形规律。得出:墙体最大水平位移出现在其中下部(0.6h.64h,h为地连墙深度)位置;坑外地表沉降主要影响区为距基坑边缘08m范围内(0.1H,H为基坑开挖深度),次要影响区为距基坑边缘18m外(1.1H),且场地深厚淤泥层的存在致使次要影响区沉降仍明显;坑底因开挖卸荷先弹性隆起后塑性隆起,塑性隆起“双峰位置在距地墙2m处。(3)根据实测及数值模拟结果,对沥滘车站基坑围护结构变形过大的原因进行分析,提出合理建议,并探讨支撑刚度对基坑变形的影响。研究发现:基坑南侧超载是导致其墙体变形过大的主要原因,且基坑临近珠江支流地下水位较高,墙体变形受地下水渗流的影响较大;本基坑地连墙实际嵌固深度为5.5m,存在墙底水平位移超过其最大水平位移1/3的不利状况,表明地连墙嵌固深度不够,出于安全经济考虑,建议地墙嵌深6.5m;支撑刚度的增加可减小地墙变形及坑外地表沉降,但存在边际效应,且对墙底变形及坑外地表沉降次要影响区的影响甚微。(4)结合砂、淤泥地层土质特性,通过改变影响基坑变形的主要土层参数的取值进行模拟分析,得出墙体变形及地表沉降对各土层参数的敏感程度。结果表明:墙体变形、坑外地表沉降对淤泥层土体参数的敏感程度由大至小的顺序均依次为:泊松比、内摩擦角、土体模量、粘聚力;而对砂层土体参数的敏感度由大至小的顺序均依次为:内摩擦角、泊松比、土体模量、渗透系数。