【摘要】：城市地下空間的綜合開(kāi)發(fā)利用已成為世界城市發(fā)展的共同選擇,大型和超大型地下結(jié)構(gòu)如雨后春筍般不斷涌現(xiàn),但是隨之而來(lái)的是大型地下結(jié)構(gòu)抗浮安全問(wèn)題。而傳統(tǒng)被動(dòng)式抗浮方法工藝復(fù)雜、投資大,并且存在眾多技術(shù)難題,例如地下結(jié)構(gòu)的耐久性和抗疲勞等方面的技術(shù)問(wèn)題。因此,尋找新的綠色的抗浮方法已成為大型地下空間開(kāi)發(fā)與利用亟待解決的重要課題。本文針對(duì)地下結(jié)構(gòu)新的抗浮方法—泄排水抗浮方法,對(duì)其抗浮機(jī)理、抗浮理論分析計(jì)算體系、工程風(fēng)險(xiǎn)與質(zhì)量控制等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)研究。 首先,本文以深圳某大型地下停車(chē)庫(kù)建設(shè)為研究背景,通過(guò)從工期、全壽命周期費(fèi)用等七個(gè)方面系統(tǒng)全面的比較常見(jiàn)抗浮方法的特點(diǎn),以及基于泄排水抗浮的機(jī)理深入分析探討,總結(jié)出泄排水抗浮是一種節(jié)材、節(jié)能的綠色抗浮工藝和方法,并指出了該方法一般適用于弱透水層場(chǎng)地。 接著,本文通過(guò)泄排水減壓機(jī)理研究和結(jié)合工程特點(diǎn),確定了泄排水抗浮的主要設(shè)計(jì)參數(shù)為基礎(chǔ)底部孔隙水壓力水頭等四個(gè)參數(shù)；并從現(xiàn)代系統(tǒng)控制理論的角度總結(jié)出了泄排水抗浮動(dòng)態(tài)控制的原理和控制系統(tǒng)的構(gòu)成,其控制原理和過(guò)程主要是依據(jù)實(shí)時(shí)全面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息,基于有限元滲流分析與計(jì)算結(jié)果,通過(guò)調(diào)節(jié)水平橫管的標(biāo)高,從而動(dòng)態(tài)適時(shí)進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)抗浮安全和周邊環(huán)境保護(hù)控制。 然后,本文基于飽和土與非飽和土的地下水滲流理論,建立了泄排水抗浮滲流計(jì)算有限元模型。并通過(guò)多種工況的滲流分析計(jì)算,優(yōu)化確定了該工程的抗浮設(shè)計(jì)參數(shù)控制范圍和設(shè)計(jì)值。并重點(diǎn)對(duì)抗浮設(shè)計(jì)中的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題(系統(tǒng)水頭損失和結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)期對(duì)周邊環(huán)境的影響)進(jìn)行了深入探討。 此外,本文基于工程風(fēng)險(xiǎn)管理基本理論,提出了泄排水抗浮風(fēng)險(xiǎn)管理流程框架。通過(guò)有限元計(jì)算計(jì)算分析,識(shí)別和確定了泄排水抗浮失效風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。并基于所建立的泄排水抗浮系統(tǒng)失效的故障樹(shù)建模分析,找出了導(dǎo)致泄排水抗浮失效的所有可能的故障模式和發(fā)生的概率,并根據(jù)重要度分析結(jié)果制定出了抗浮風(fēng)險(xiǎn)的控制對(duì)策。 最后,本文分析了抗浮系統(tǒng)倒濾層的質(zhì)量控制問(wèn)題。確定了倒濾層的構(gòu)成型式以及關(guān)鍵控制參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算,總結(jié)和提出了倒濾層的施工流程和施工控制要點(diǎn)。并通過(guò)對(duì)地下結(jié)構(gòu)施工階段和運(yùn)營(yíng)階段八種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的綜合,討論了泄排水抗浮控制的效果,得出如下結(jié)論：泄排水抗浮方法對(duì)周邊環(huán)境的影響非常小,該方法經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行。 本文對(duì)地下結(jié)構(gòu)泄排水抗浮方法的研究成果具有一定的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值,可以為類(lèi)似大型地下工程建設(shè)提供參考。
[Abstract]:The comprehensive development and utilization of urban underground space has become a common choice for the development of cities in the world. Large and super-large underground structures are springing up, but the safety of anti-floating of large-scale underground structures follows. However, the traditional passive anti-floating method has many technical problems, such as durability and fatigue resistance of underground structures. Therefore, finding a new green anti-floating method has become an important subject to be solved urgently in the development and utilization of large underground space. In this paper, a new anti-floating method for underground structures, drainage and anti-floating method, is studied systematically, such as anti-floating mechanism, anti-floating theoretical analysis and calculation system, engineering risk and quality control, and so on. First of all, this paper takes the construction of a large underground parking garage in Shenzhen as the research background, and compares the characteristics of common anti-floating methods systematically and comprehensively from seven aspects, such as time limit, life cycle cost, etc. Based on the thorough analysis and discussion on the mechanism of anti-floating of drainage, it is concluded that the anti-floatation of drain drainage is a kind of green anti-floating technology and method of saving material and saving energy, and it is pointed out that this method is generally suitable for the site of weak permeable layer. Then, through the study of decompression mechanism of drainage and combined with the characteristics of the project, the main design parameters of anti-floating of drainage are determined as four parameters: the pore water pressure head at the bottom of the foundation. From the point of view of modern system control theory, the paper summarizes the principle of anti-floating dynamic control of drains and the constitution of control system. The control principle and process are mainly based on real-time and comprehensive monitoring data information. Based on the results of finite element seepage analysis and calculation, by adjusting the elevation of horizontal pipe, the anti-floating safety and environmental protection control of underground structure are carried out dynamically and timely. Then, based on the groundwater seepage theory of saturated soil and unsaturated soil, the finite element model of anti-floating seepage is established. The control range and design value of the anti-floating design parameters of the project are optimized through seepage analysis and calculation under various working conditions. Two key problems in anti-floating design (system head loss and the influence of structure operation period on the surrounding environment) are discussed in detail. In addition, based on the basic theory of engineering risk management, this paper puts forward the framework of risk management of drainage and anti-floating. Through finite element calculation and analysis, the risk index of anti-floating failure of drainage is identified and determined. Based on the fault tree modeling and analysis of the failure of drainage anti-floating system, all the possible failure modes and the probability of occurrence are found out. According to the results of importance analysis, the control countermeasures of anti-floating risk are worked out. Finally, the quality control of anti-floating system is analyzed. The structure of the filter layer and the design and calculation of the key control parameters are determined. The construction process and the key points of construction control of the filter layer are summarized and put forward. By synthesizing eight kinds of monitoring data of underground structure in construction stage and operation stage, the effect of anti-floating control of drainage is discussed. The conclusion is as follows: the influence of anti-floating method of drainage on the surrounding environment is very small, and the method is economical and reasonable. The technology is feasible. This paper has certain theoretical significance and engineering application value for the research results of underground structure drainage and anti-floating method, and can provide reference for similar large-scale underground engineering construction.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TU94

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本文編號(hào)：2330095