【碩士】軟土地層地鐵車站深基坑開挖圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性數(shù)值模擬分析【2005】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：工學(xué)碩士　　學(xué)位授予單位：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2005年　　21世紀(jì)是地下空間開發(fā)的世紀(jì)，也是迎來巖土工程開發(fā)第四次高潮的世紀(jì)[1，2]。巖土工程高潮的特征是改善城市環(huán)境，保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境。為了達(dá)到這一目標(biāo)，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(guān)，將涌現(xiàn)出大量的與城市地下空間開發(fā)相關(guān)的巖土工程技術(shù)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(guān)注的問題之一。在穩(wěn)定性的問題中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是基坑穩(wěn)定性的重要組成部分。 　　基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是比較復(fù)雜問題，影響因素較多。如何判斷基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)是研究圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性所需要解決的首要問題：其次，支撐通過為圍護(hù)結(jié)構(gòu)提供支撐力，限制了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，增強(qiáng)了基坑的穩(wěn)定性。合理的支撐力范圍為支撐和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)提供了依據(jù)；再次，影響基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素很多，基坑周圍土層的物理力學(xué)參數(shù)，支撐自身的剛度，支撐上預(yù)應(yīng)力施加的大小，圍護(hù)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(hù)參數(shù)從而保證基坑的穩(wěn)定，又能節(jié)約造價(jià)。這些問題的解決都需要較為系統(tǒng)的研究。文中緊密結(jié)合天津地鐵十一徑車站深基坑工程實(shí)際工程背景，進(jìn)行了相關(guān)問題研究?！　≡鯓訙?zhǔn)確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(gè)問題進(jìn)行了詳細(xì)的研究。基坑開挖全過程數(shù)值模擬研究包括：圍護(hù)墻體的模擬，支撐預(yù)應(yīng)力的模擬，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(jìn)行了彈塑性模擬?！　∫芯恐蔚姆€(wěn)定性，應(yīng)該對基坑的穩(wěn)定性有準(zhǔn)確的定義。文中將基坑的穩(wěn)定性分為兩種。一種是結(jié)構(gòu)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(yīng)于基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力極限狀態(tài)；第二種穩(wěn)定性對應(yīng)于基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(xué)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?！　′摴苤问且环N普遍的支撐形式。使用這種支撐形式的基坑最容易出現(xiàn)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(jié)合天津地鐵十一徑車站工程實(shí)際，分析了鋼管支撐基坑的穩(wěn)定性?；赩B高級計(jì)算機(jī)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?qū)Σ煌螌訑?shù)的基坑進(jìn)行穩(wěn)定性分析。得出了最佳的支撐層數(shù)?！　∮捎诨邮┕み^程是一個(gè)較為復(fù)雜的過程，影響基坑穩(wěn)定性的因素有很多，通過數(shù)值模擬計(jì)算得出了幾個(gè)主要的因素對基坑穩(wěn)定性的影響?！　∩鲜龅难芯?，從一個(gè)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(jì)算而得出的合理支撐層數(shù)，合理支撐力范圍，合理預(yù)應(yīng)力大小等設(shè)計(jì)參數(shù)為以后類似基坑工程的設(shè)計(jì)有借鑒作用。文中所編制的基坑穩(wěn)定性判別程序?yàn)橐院笈袆e基坑失穩(wěn)提供了新的思路?！　?

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