【碩士】軟土地層地鐵車站深基坑開挖圍護結構穩(wěn)定性數值模擬分析【2005】

內容簡介

　　學科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學位：工學碩士　　學位授予單位：西南交通大學　　學位年度： 2005年　　21世紀是地下空間開發(fā)的世紀，也是迎來巖土工程開發(fā)第四次高潮的世紀[1，2]。巖土工程高潮的特征是改善城市環(huán)境，保護自然生態(tài)環(huán)境。為了達到這一目標，城市地下空間的開發(fā)是未來城市發(fā)展勢不可擋的趨勢。與此相關，將涌現出大量的與城市地下空間開發(fā)相關的巖土工程技術問題需要解決。大型深基坑工程是城市地下工程的重要組成部分。在深基坑工程的施工中，基坑的穩(wěn)定性一直是最為關注的問題之一。在穩(wěn)定性的問題中，圍護結構的穩(wěn)定性是基坑穩(wěn)定性的重要組成部分。　　基坑圍護結構的穩(wěn)定性是比較復雜問題，影響因素較多。如何判斷基坑圍護結構失穩(wěn)是研究圍護結構穩(wěn)定性所需要解決的首要問題：其次，支撐通過為圍護結構提供支撐力，限制了圍護結構的變形，增強了基坑的穩(wěn)定性。合理的支撐力范圍為支撐和圍護結構的合理設計提供了依據；再次，影響基坑圍護結構穩(wěn)定性的因素很多，基坑周圍土層的物理力學參數，支撐自身的剛度，支撐上預應力施加的大小，圍護墻體插入土層的深度等等，這些因素對于基坑的穩(wěn)定性影響程度如何，如何確定合理的支護參數從而保證基坑的穩(wěn)定，又能節(jié)約造價。這些問題的解決都需要較為系統(tǒng)的研究。文中緊密結合天津地鐵十一徑車站深基坑工程實際工程背景，進行了相關問題研究?！　≡鯓訙蚀_的模擬基坑開挖的全過程是穩(wěn)定性研究的先決問題，因此，文中首先對這個問題進行了詳細的研究?；娱_挖全過程數值模擬研究包括：圍護墻體的模擬，支撐預應力的模擬，基坑圍護結構和周圍土體相互作用的模擬，開挖的模擬等等。利用有限差分法對天津地鐵十一徑車站基坑工程開挖過程進行了彈塑性模擬。　　要研究支撐的穩(wěn)定性，應該對基坑的穩(wěn)定性有準確的定義。文中將基坑的穩(wěn)定性分為兩種。一種是結構穩(wěn)定性；另一種是正常使用穩(wěn)定性。第一種穩(wěn)定性對應于基坑圍護結構的承載力極限狀態(tài)；第二種穩(wěn)定性對應于基坑圍護結構的正常使用極限狀態(tài)?！　≈翁峁┲瘟Φ拇笮≈苯佑绊懥嘶娱_挖的穩(wěn)定性。文中拋開支撐的形式，抽象出了基坑開挖的力學模型。研究了在不同支撐力作用下，基坑的穩(wěn)定狀況。通過分析比較，得出了合理支撐力的范圍。　　鋼管支撐是一種普遍的支撐形式。使用這種支撐形式的基坑最容易出現的基坑失穩(wěn)形式為由于支撐力的不足而引起的基坑失穩(wěn)。文中針對這種失穩(wěn)形式并且結合天津地鐵十一徑車站工程實際，分析了鋼管支撐基坑的穩(wěn)定性?；赩B高級計算機語言和有限差分法程序凡AC3D開發(fā)了鋼管支撐穩(wěn)定判別程序。該程序可以自動識別支撐失穩(wěn)，并且模擬基坑失穩(wěn)的全過程。文中利用該程序對不同支撐層數的基坑進行穩(wěn)定性分析。得出了最佳的支撐層數?！　∮捎诨邮┕み^程是一個較為復雜的過程，影響基坑穩(wěn)定性的因素有很多，通過數值模擬計算得出了幾個主要的因素對基坑穩(wěn)定性的影響?！　∩鲜龅难芯浚瑥囊粋€較為新的角度去分析了基坑的穩(wěn)定性。所提出的基坑兩種穩(wěn)定性的定義對以后基坑穩(wěn)定性研究有積極的意義。文中通過計算而得出的合理支撐層數，合理支撐力范圍，合理預應力大小等設計參數為以后類似基坑工程的設計有借鑒作用。文中所編制的基坑穩(wěn)定性判別程序為以后判別基坑失穩(wěn)提供了新的思路?！　?

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