潛水地區(qū)地鐵車站深基坑降水開挖引起的變形研究.pdf

1、伴隨著全球經(jīng)濟(jì)和城市化的飛速發(fā)展，人類生存空間和地面交通的壓力越來越大，高層和地下建筑工程正在各地如火如荼的開展著，隨之而來的深基坑工程無論數(shù)量、深度還是規(guī)模均在與日俱增。為保證深基坑工程施工開挖環(huán)境的干燥與安全，在開挖前進(jìn)行相應(yīng)的降水工程必不可少，而抽降水及后續(xù)的開挖均會(huì)引起周圍土體的不均勻沉降及環(huán)境的改變，容易引發(fā)嚴(yán)重的工程事故，給人民的財(cái)產(chǎn)及安全帶來極大的隱患和風(fēng)險(xiǎn)，準(zhǔn)確預(yù)測降水以及后續(xù)開挖而引起的變形就顯得尤為重要。本文針對基坑

2、降水及后續(xù)開挖引起的周圍土體、建筑物及支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，進(jìn)行了較為全面的理論分析、計(jì)算公式推導(dǎo)、數(shù)值模擬及其現(xiàn)場監(jiān)測研究，主要完成的工作和取得的成果如下：
　　1、計(jì)算求解基坑降水引起地面沉降的理論精確解十分困難，因其涉及包括群井效應(yīng)在內(nèi)的諸多影響因素。結(jié)合西客站深基坑工程實(shí)例，設(shè)計(jì)了單井抽水試驗(yàn)、完整基坑群井降水的方案，并完成了現(xiàn)場一系列的監(jiān)測工作，得到不同降深、不同距離時(shí)單井以及群井的井周地下水位和地表沉降量變化規(guī)律，對比分析發(fā)

3、現(xiàn)僅在大降深時(shí)的井周附近區(qū)域內(nèi)，群井效應(yīng)在影響地下水位方面表現(xiàn)得較為明顯，對地表沉降量的影響十分微小?？梢院雎匀壕?yīng)的影響，基于 Dupuit假設(shè)和分層總和法提出一種簡化算法計(jì)算降水引起的井周地面沉降，計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)較為吻合。
　　2、規(guī)范算法與實(shí)際情形存在差異，通過分析降水引起的地面沉降機(jī)理，在降水后的疏干帶土層內(nèi)引入非飽和土的有效應(yīng)力原理作為其計(jì)算理論的依據(jù)，推導(dǎo)出基坑降水引起周圍土體沉降的改進(jìn)算法，結(jié)合工程實(shí)例將該

4、改進(jìn)算法的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)和規(guī)范算法進(jìn)行對比，表明該算法的計(jì)算結(jié)果略小于規(guī)范算法，更為接近實(shí)際監(jiān)測值。
　　3、降水后土層的變形包括水平位移和豎向沉降，通過分析降水引起的土層變形機(jī)理及滲流力作用的轉(zhuǎn)化機(jī)理，得出地下水運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的滲流力是導(dǎo)致土層變形的根本誘因，利用地下水滲流力學(xué)原理給出該滲流力的方向，在假想滲流等一系列假設(shè)的基礎(chǔ)上，建立土微元體簡化力學(xué)模型，推導(dǎo)出考慮滲流力作用下基坑降水引起地面沉降的改進(jìn)算法，結(jié)合工程實(shí)例驗(yàn)證

5、，表明該改進(jìn)算法的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)更為吻合。
　　4、降水會(huì)引起井周建筑物的不均勻沉降及傾斜，以樁基礎(chǔ)為研究對象，通過降水后樁基沉降的機(jī)理分析，以降水后樁側(cè)負(fù)摩阻力和中性點(diǎn)位置為切入點(diǎn)，建立改進(jìn)的樁基沉降等效計(jì)算模型，結(jié)合已有的規(guī)范經(jīng)驗(yàn)公式及前述已完成的考慮疏干帶非飽和土影響下有效應(yīng)力增量的計(jì)算方法，分別給出單樁、群樁在降水后不均勻沉降量的計(jì)算方法，結(jié)合土門墩車站深基坑降水工程實(shí)例，表明提出的計(jì)算程序具有較高的實(shí)用價(jià)值，可以快速

6、求解出降水后井周建筑物的不均勻沉降值。
　　5、結(jié)合西客站、土門墩兩車站深基坑工程實(shí)例，采用大型有限差分軟件FLAC3D及流固耦合的兩步算法對基坑降水后周邊地表、建筑物的變形進(jìn)行了全過程的模擬分析，將模擬結(jié)果與前述各理論計(jì)算方法進(jìn)行對比，結(jié)果基本吻合，數(shù)值模擬方法計(jì)算結(jié)果略小于理論算法，理論算法得到了一定程度的驗(yàn)證。
　　6、結(jié)合西客站、土門墩兩車站深基坑工程實(shí)例，通過現(xiàn)場監(jiān)測得到由降水引起的周邊土體及建筑物沉降的變形規(guī)律，

7、將實(shí)際監(jiān)測值與前述各計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析，結(jié)果基本吻合，通過實(shí)測數(shù)據(jù)有力的驗(yàn)證了前述各理論算法及數(shù)值算法的正確性。
　　7、巖土工程問題具有極強(qiáng)的地域性，蘭州地區(qū)大厚度潛水卵石層由基坑降水引起的周圍土體沉降量因含水卵石層的級(jí)配不良、骨架優(yōu)異而明顯小于其它地區(qū)，導(dǎo)致規(guī)范算法計(jì)算結(jié)果偏大，提出一個(gè)適用于該類地區(qū)、針對于規(guī)范算法的折減系數(shù)ζ，折減計(jì)算結(jié)果更為接近實(shí)測值。
　　8、降水后基坑的開挖將導(dǎo)致坑周、坑底土體以及支護(hù)結(jié)構(gòu)的變