【摘要】：地下連續(xù)墻由于其自身優(yōu)點被廣泛應用于工程實踐中,諸如建筑物地下室、地鐵、隧道、碼頭、護岸、防滲墻、擋土墻等等,已成為地下工程和深基礎工程施工中的有效技術。從20世紀初至今,地下連續(xù)墻在其結構形式、使用范圍、施工技術、施工器械、受力特征、設計理論等各方面都得到了長足的進步和發(fā)展。但關于地下連續(xù)墻成槽施工過程引起的壞境效應并沒有得到足夠的重視。地下連續(xù)墻成槽施工的第一步驟是泥漿護壁作用下的挖槽,槽的四面孔壁因開挖時的臨空以及混凝土灌漿對周圍土體的應力和變形都會產(chǎn)生擾動影響。層狀結構地形中地下連續(xù)墻泥漿護壁穩(wěn)定性在現(xiàn)階段的研究中還沒有明確而實用的評價方法；地下連續(xù)墻成槽施工過程對墻周土壓力的重分布機理和影響程度沒有得到重視,在墻周土體擾動基礎上的基坑開挖變形預估計算與傳統(tǒng)預估計算的差異性、差異程度同樣沒有引起學術界關注；地下連續(xù)墻成槽施工周邊土體變形對鄰近建筑或地下管線的影響往往被忽視。因此,在總結地下連續(xù)墻成槽施工對周圍環(huán)境潛在危害的基礎上,主要展開了如下研究： (1)將地下連續(xù)墻泥漿護壁穩(wěn)定性評價方法根據(jù)朗肯理論和庫倫理論基礎進行了分類。提出了基于庫倫理論的層狀結構地形中地下連續(xù)墻泥漿護壁穩(wěn)定性評價的水平條分法,與垂直條分法的對比體現(xiàn)了水平條分法的可行性和優(yōu)勢,總結了水平條分法求解的一般步驟。以二維楔形體破壞模型為研究實例,建立了滿足力平衡3M方程模型和同時滿足力平衡和力矩平衡的4M方程模型,驗證了3M方程模型的有效性和條分法提出的必要性,分析了4M方程模型存在的問題。將3M方程模型應用于工程實例分析,總結了臨界角度和安全系數(shù)隨地下水位、地表超載、泥漿高差、及泥漿重度的變化規(guī)律。并用定義的水平條間力與豎向條間力比值討論了不同參數(shù)取值下水平條間力的變化規(guī)律。 (2)以武漢市綠地超深基坑工程為依托,首先對10幅緊鄰地下連續(xù)跳躍式成槽施工過程進行了三維有限差分數(shù)值模擬。整個數(shù)值模擬過程包括：地下連續(xù)墻成槽開挖、混凝土灌注、以及混凝土固結硬化。數(shù)值計算結果和實測數(shù)據(jù)吻合良好,對墻周土壓力的監(jiān)測揭示了地下連續(xù)墻成槽施工過程影響墻周土壓力重分布規(guī)律及形成原因。在此基礎上根據(jù)對稱性,對裙樓區(qū)5幅緊鄰地下連續(xù)墻支撐分步開挖進行了三維有限差分數(shù)值模擬,分別采用了考慮和不考慮地下連續(xù)墻成槽施工過程效應兩種模擬方式,對比了兩種不同模擬方式下的墻體水平位移、墻后地表沉降、以及支撐軸力,結果表明考慮地下連續(xù)墻成槽施工過程效應對基坑變形影響顯著,應該得到必要的重視。 (3)將復變彈性理論應用于地下連續(xù)墻成槽施工周邊土體水平應力和位移的求解。首先采用彈性數(shù)值模型驗證了地下連續(xù)墻成槽施工三維開挖問題轉化為平面問題求解的可行性。在此基礎上,通過保角變化將矩形槽孔以外的區(qū)域映射到單位圓域,得到保角映射函數(shù),利用Muskhelishvli復變彈性理論推導了槽段周邊土體水平應力和位移的解析解形式。與同等條件下的數(shù)值解對比驗證了解析解的精準性,對水平應力和位移進行了參數(shù)學習,總結出了槽面中心位置最大水平位移的計算簡式,將其應用于工程實例,驗證了解析解的實用價值。 (4)對比分析了基坑開挖墻后地表沉降與地下連續(xù)墻成槽開挖地表沉降的共同點和差異,系統(tǒng)的采用數(shù)值計算的方法對武漢二元結構地層中地下連續(xù)墻成槽開挖地表沉降的規(guī)律性進行了分析。在地表沉降參數(shù)學習的基礎上結合Peck沉降預測方法,建立了關于土體彈性模量、槽面壓力差、土體重度的武漢二元結構地層中地下連續(xù)墻成槽開挖地表沉降預測的經(jīng)驗公式。將公式應用于工程實例,實測數(shù)據(jù)與預測值的對比驗證了預測公式的可靠性和實用價值。 (5)設計和開發(fā)了一套地下連續(xù)墻成槽施工過程環(huán)境效應面向?qū)ο蟮腉UI程序。程序內(nèi)容包括：地下連續(xù)墻泥漿護壁穩(wěn)定性評價、地下連續(xù)墻成槽施工水平應力和位移計算、武漢二元結構地層中地下連續(xù)墻成槽開挖地表沉降預測。
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【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TU753

【引證文獻】

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1 曲麗香;地下連續(xù)墻施工關鍵技術研究[D];青島理工大學;2016年

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本文編號：2418337