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基于空间效应长大深基坑变形控制研究

基于空间效应长大深基坑变形控制研究

作者：付红梅重庆大学

学位级别：硕士

长大深基坑是一个三维空间结构,具有空间效应特性。为了简化计算,在以往的设计和研究中,常将深基坑看作二维平面应变问题进行分析,而平面应变分析不能反映基坑的实际土压力值及位移值,只能得到保守的结果,尤其对于基坑几何形状复杂或支... 详细信息

长大深基坑是一个三维空间结构,具有空间效应特性。为了简化计算,在以往的设计和研究中,常将深基坑看作二维平面应变问题进行分析,而平面应变分析不能反映基坑的实际土压力值及位移值,只能得到保守的结果,尤其对于基坑几何形状复杂或支护系统复杂的深基坑,这不符合经济合理施工控制基坑变形的原则。本文以“武汉绿地中心”项目为依托,基于基坑的空间效应理论,结合三维有限元建模及项目实测资料,研究长大深基坑的变形控制技术。主要内容如下:(1)通过分析武汉绿地中心深基坑工程实际监测资料,从基坑开挖对墙体侧向位移、坑外土体水平位移及墙后地表沉降的变形3个方面,探讨了深基坑几何尺寸及其支护体系的空间形状对开挖过程中各部位支护结构和地层的受力、变形的影响,研究了不同基坑尺寸、支撑体系对基坑施工过程空间效应的影响规律。(2)将长大深基坑坑壁土体的三维破坏模式分为轴对称抛物线型及中间直线两边曲线型,基于极限分析上限法以及极限平衡分析理论,研究了粘性土长大深基坑空间效应理论,分别得出三维状态以及二维状态下总主动土压力上限值和临界滑裂面倾角,并在此基础上提出深基坑坑壁任意截面的空间效应影响系数计算方法。结合算例分析了基坑长深比以及黏聚力对空间效应系数的影响规律。(3)综合地勘资料、实际施工资料以及类似工程的经验取值,建立武汉绿地中心深基坑三维有限元模型;根据施工过程前期实测结果,反演分析得到了合理土体参数,进一步优化调整计算模型,模拟分析了施工全过程深基坑的地连墙墙体变形及墙后地表沉降规律,并与施工后期实测结果进行了对比。(4)以武汉绿地中心深基坑三维有限元模型为基础,利用分隔墙将长大深基坑分区后,分析了不同开挖顺序、水平支撑刚度、角撑刚度以及围护结构厚度对于超大面积开挖基坑变形的影响规律,提出了指导长大深基坑经济合理施工的原则。

关键词：空间效应长大深基坑理论研究变形控制三维有限元分析工程实测

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长大深基坑安全预防及控制

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2021年第2期 280-280,284页

作者：魏忠锋张泽辉中交一公局第四工程有限公司广西南宁530000

随着城市建设的日益完善,深基坑的应用也普遍广泛,然而它也属于危险性较大的施工工程部分,因此深基坑的安全预防和控制就显得尤为重要。本文将以公常路中山大学深圳校区段下穿改造工程为例,基于对项目的简单介绍,着手于长大深基坑的特点... 详细信息

随着城市建设的日益完善,深基坑的应用也普遍广泛,然而它也属于危险性较大的施工工程部分,因此深基坑的安全预防和控制就显得尤为重要。本文将以公常路中山大学深圳校区段下穿改造工程为例,基于对项目的简单介绍,着手于长大深基坑的特点,探讨其破坏形式和主要原因,最终根据项目特色找到其安全监管的对策。

关键词：长大深基坑破坏形式安全预防

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长大深基坑围护桩施工力学特性分析

公路工程 2009年第3期34卷 97-101页

作者：李卫明汪伟民雷明锋张运良浙江黄衢南高速公路有限公司浙江衢州324403 中南大学土木建筑学院湖南长沙410075

围护桩支护形式在基坑工程中得到了日益广泛的应用,其变形大小和内力分布直接关系到基坑施工过程的稳定。以武广客运专线上的金沙洲隧道明挖段基坑为工程背景,采用空间数值有限元方法,对长大深基坑施工过程围护桩的变形、受力情况及其... 详细信息

围护桩支护形式在基坑工程中得到了日益广泛的应用,其变形大小和内力分布直接关系到基坑施工过程的稳定。以武广客运专线上的金沙洲隧道明挖段基坑为工程背景,采用空间数值有限元方法,对长大深基坑施工过程围护桩的变形、受力情况及其空间分布特征进行了具体分析,结果表明:围护桩的变形与内力最大值均随土体开挖逐步增大,在空间上以波状形式由放坡坡底向坡顶推进,且与放坡面基本平行;而在开挖深度方向上,内力与变形大小受横向支护刚度与地层软硬差异影响较大,横向刚度越大,支护越及时,变形越小,基底附近土体软硬程度差异越大,内力突变越明显。可见横撑的及时施加和基底部位土体软硬差异是基坑围护桩稳定的关键因素,设计与施工过程中应着重考虑。

关键词：长大深基坑围护桩力学特性空间有限元

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长大深基坑降水设计与施工技术

大陆桥视野 2014年第4期 97-100页

作者：李艳丽中铁二十一局集团第三工程有限公司陕西咸阳710000

本文以西安地铁三号线国际港务区车辆段出入段线基坑降水设计为例，详细介绍了长大深基坑降水设计及施工要点，尤其是在此种类型深基坑降水设计中，进行降水经验公式选择及降水段落划分，以期对今后类似地下工程的施工具有一定的参考价值。

关键词：长大深基坑基坑降水砂层渗透系数

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明挖长大深基坑围岩稳定性预测分析

天津职业院校联合学报 2022年第11期24卷 40-45页

作者：刘博天津铁道职业技术学院天津300240

随着城市轨道交通的车站规模的迅速提升,对长大深基坑围岩稳定性的分析变得尤为重要。本文以河南某市城市轨道交通2号线九都西路站的基坑开挖为例,采用摩尔-库伦(Mohr-Coulomb)模型,通过FLAC3D软件操作界面,对车站基坑进行数值模拟并对... 详细信息

随着城市轨道交通的车站规模的迅速提升,对长大深基坑围岩稳定性的分析变得尤为重要。本文以河南某市城市轨道交通2号线九都西路站的基坑开挖为例,采用摩尔-库伦(Mohr-Coulomb)模型,通过FLAC3D软件操作界面,对车站基坑进行数值模拟并对基坑的围岩塑性区、水平位移、竖向沉降、围护结构内力以及开挖引起既有建筑的形变进行了分析。

关键词：长大深基坑数值模拟变形分析

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长大深基坑施工空间效应研究

岩土力学 2010年第5期31卷 1579-1584,1596页

作者：雷明锋彭立敏施成华安永林中南大学土木建筑学院长沙410075

针对目前长大深基坑施工空间效应的研究主要集中在数值模拟方面,理论研究尚不多见的现状,提出了黏性土条件下长大深基坑施工空间效应的简化计算方法。引入等代内摩擦角的概念,将基坑坑周土层等代为无黏性均质体,应用土的塑性上限理论及... 详细信息

针对目前长大深基坑施工空间效应的研究主要集中在数值模拟方面,理论研究尚不多见的现状,提出了黏性土条件下长大深基坑施工空间效应的简化计算方法。引入等代内摩擦角的概念,将基坑坑周土层等代为无黏性均质体,应用土的塑性上限理论及相关联流动法则,采用极限平衡分析法,对长大深基坑拉裂-剪切和纯剪切两种三维破坏模式下的空间效应进行了具体研究,给出了相应的空间效应系数计算公式,并进行了算例分析。研究结果表明,该方法避免了数值模拟的低效率、高费用、长周期的缺陷,可手算完成;计算成果能直接得出基坑坑壁空间效应系数的分布特征及量值大小,可用于指导基坑支护结构、施工方案的设计以及信息化监测测点布置和断面选择。

关键词：长大深基坑空间效应简化计算塑性上限理论相关联流动法则等代内摩擦角极限平衡分析法

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滨海复杂地层长大深基坑施工变形实测分析

工程地质学报 2016年第5期24卷 806-814页

作者：徐娜司晓东侯跃刘涛中国海洋大学环境科学与工程学院青岛266100 山东省海洋环境地质工程重点实验室(中国海洋大学) 青岛266100 山东正元建设工程有限责任公司济南250100

为研究厦门滨海复杂地层环境下,长大深基坑在施工中的稳定性及对周边环境的扰动规律,文章以厦门地铁2号线海沧大道站基坑为背景,通过现场实测,从地下连续墙水平位移、地表沉降和地下水位变化3个方面进行了研究,得出了如下结论:(1)地下... 详细信息

为研究厦门滨海复杂地层环境下,长大深基坑在施工中的稳定性及对周边环境的扰动规律,文章以厦门地铁2号线海沧大道站基坑为背景,通过现场实测,从地下连续墙水平位移、地表沉降和地下水位变化3个方面进行了研究,得出了如下结论:(1)地下连续墙水平位移最大值为24.5mm,约为0.35%倍基坑深度H,略小于其他软土地区水平位移量;(2)地表沉降槽呈现"√"状分布,最大值出现在距基坑边0.5倍基坑深度位置附近,影响范围约为1.76倍基坑深度范围,监测区域地表沉降最大值为22.4mm;(3)滨海地区基坑施工过程中地下水位表现为上下波动的变化,是重点监测项目之一,总体呈现上升的趋势,累积变化量最大约为0.72m;(4)海堤水平位移和沉降变化不稳定,但始终变化幅度很小。文章研究成果对厦门滨海复杂地层环境下类似长大深工程施工具有一定参考价值和指导意义。

关键词：滨海复杂地层长大深基坑变形分析现场监测

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长大深基坑施工围岩动态变形规律

铁道科学与工程学报 2010年第1期7卷 52-58页

作者：雷明锋彭立敏施成华翟旭东中南大学土木建筑学院湖南长沙410075

针对目前对深基坑施工围岩动态变形规律缺乏系统研究的现状,以武广客运专线上的金沙洲隧道明挖段深基坑工程为实例,建立空间有限元模型,实现了施工动态模拟;分析了长大深基坑施工过程中,各部位围岩的动态变形和分布规律,并指出了围岩变... 详细信息

针对目前对深基坑施工围岩动态变形规律缺乏系统研究的现状,以武广客运专线上的金沙洲隧道明挖段深基坑工程为实例,建立空间有限元模型,实现了施工动态模拟;分析了长大深基坑施工过程中,各部位围岩的动态变形和分布规律,并指出了围岩变形的关键位置与施工环节。研究结果表明:坑周土体沉降在竖直方向表现为沿深度逐步减小,最大值出现在地表,但在水平方向上,沉降规律较复杂,受到围护桩自身刚度的影响,呈现为"勺"形,最大沉降位置并非出现在桩顶位置,而是离桩顶约11 m处;坑周土体水平位移随基坑开挖逐渐增大,且位移中心逐渐下移,直至开挖深度2/3处;基坑开挖后,基底产生一定程度的回弹和内挤变形,开挖深度越大,土体条件越差,变形越大。

关键词：长大深基坑围岩变形空间有限元动态模拟

客运专线隧道浅埋段长大深基坑支护优化与空间效应研究

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客运专线隧道浅埋段长大深基坑支护优化与空间效应研究

作者：雷明锋中南大学

学位级别：硕士

随着大量高层、超高层建筑以及地下工程的不断涌现,对基坑工程的要求越来越高,出现的问题也越来越多,这就促使工程技术人员以新的眼光去审视基坑工程这一古老课题。本论文以武广客运专线上的金沙洲隧道明挖段基坑为工程实例,分别采用工... 详细信息

随着大量高层、超高层建筑以及地下工程的不断涌现,对基坑工程的要求越来越高,出现的问题也越来越多,这就促使工程技术人员以新的眼光去审视基坑工程这一古老课题。本论文以武广客运专线上的金沙洲隧道明挖段基坑为工程实例,分别采用工程类比、数值仿真、理论分析等手段,对长大深基坑支护结构及施工方法进行了优化研究,推导了空间效应的简化计算方法,并对其主要影响因素进行了敏感性分析。主要研究内容有: (1)在广泛文献调研及类似工程分析的基础上,对目前长大深基坑工程所采用的主要计算分析方法的特点与适用性进行了具体研究,总结了类似条件下,基坑支护各参数的可行域,从工程类比的角度给出了初步优化目标。 (2)采用弹性地基杆系有限元法对金沙洲隧道的原设计方案进行了计算和分析,得出原设计相对保守,具有较大优化空间的结论。 (3)逐次建立了支护结构优化设计多目标函数,初步确定了支护参数的最优量值;并通过理论探讨、施工组织及对环境的影响分析了三种可行施工方案的优缺点;首次提出了充分利用施工空间效应的“滚动式”施工方法及支护参数。 (4)以某既有的工程实测数据为依据,进行了多种计算程序的对比研究,确定了与实测值最为吻合的计算程序。据此对优化设计进行了详细的平面非线性分析,得出了支护结构、土体在各施工阶段的受力与变形规律,并对基坑的稳定性进行了初步判断。 (5)进一步建立空间三维模型,深入了解了基坑施工过程中,支护结构、土体的应力、应变性态及其空间分布状况,并对基坑的安全性进行了进一步的判定。 (6)基于相关联流动法则及塑性上限理论,以纯剪型、拉裂—剪切型两种三维破坏模式为基础,引入了等代内摩擦角的概念,首次推导了粘性土条件下长大深基坑空间效应的简化计算方法,给出了计算公式及算例分析,结果表明计算可靠,可作为类似工程的设计参考。最后,对长大深基坑空间效应的主要影响因素(基坑尺寸、冠梁及围檩刚度和地质条件)进行了敏感性分析,得出了相关变化规律,并在对空间效应系数统计的基础上,提出了三维状态时各物理量的计算经验公式。

关键词：客运专线浅埋隧道长大深基坑支护优化数值分析空间效应简化计算