本文關(guān)鍵詞：深基坑降水開(kāi)挖引發(fā)的地面沉降及其控制措施研究

  更多相關(guān)文章： 深基坑 地面沉降 降水 開(kāi)挖 流固耦合 數(shù)值模擬 本構(gòu)模型 控制措施

【摘要】：在城市地下空間開(kāi)發(fā)快速發(fā)展建設(shè)過(guò)程中,基坑工程的規(guī)模越來(lái)越大。由于濱海地區(qū)地下水位高,降水已經(jīng)成為基坑工程的必要環(huán)節(jié)。深基坑施工過(guò)程中降水引起的臨近地面沉降影響范圍遠(yuǎn)大于開(kāi)挖卸荷作用,不僅危害周邊地下工程結(jié)構(gòu)的安全,也加劇了區(qū)域性地面沉降地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育程度。因此,亟須深入研究深基坑降水開(kāi)挖引發(fā)的地面沉降規(guī)律,分析針對(duì)性的防治措施。本文采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,研究了深基坑降水開(kāi)挖引發(fā)的地面沉降特征及其控制措施的效果,探討了深基坑降水開(kāi)挖引起的地面沉降的演變規(guī)律,分析不同的控制措施對(duì)基坑降水降壓引起地面沉降的治理效果,主要內(nèi)容及成果如下:(1)降水開(kāi)挖數(shù)值分析中土體本構(gòu)模型適用性研究。根據(jù)基坑降水開(kāi)挖的工程特點(diǎn),采用考慮飽和土流固耦合特征的有限元方法建立深基坑工程的二維分析模型,分別采用生死單元和節(jié)點(diǎn)滲流量控制來(lái)模擬基坑開(kāi)挖和降水過(guò)程�；谠撃Ｐ�,分別采用土體線彈性模型、摩爾庫(kù)倫模型以及修正劍橋模型進(jìn)行數(shù)值分析,比較不同本構(gòu)模型對(duì)土體內(nèi)滲流場(chǎng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境變形的影響。結(jié)果表明,相對(duì)于線彈性模型和摩爾庫(kù)倫模型,修正劍橋模型分析的地面沉降和圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移的更為合理,更適用于分析基坑降水開(kāi)挖工程問(wèn)題。(2)深基坑降水開(kāi)挖引起地面沉降的規(guī)律研究。首先采用修正劍橋模型,應(yīng)用節(jié)點(diǎn)流量控制的瞬態(tài)分析法對(duì)基坑降水開(kāi)挖進(jìn)行數(shù)值分析,研究深基坑降水開(kāi)挖引發(fā)的地面沉降變化規(guī)律;對(duì)上海地區(qū)基坑降水開(kāi)挖案例的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬,分析結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果基本吻合,驗(yàn)證了上述本構(gòu)模型的合理性;進(jìn)而探討了降水井深度和回灌井位置等不同參數(shù)對(duì)地面沉降的影響規(guī)律。結(jié)果表明,在止水帷幕未阻隔承壓水層時(shí),降水井深度并不影響地面沉降分布,而回灌井位置則對(duì)地面沉降有較大的影響。(3)針對(duì)降水開(kāi)挖引起地面沉降的控制措施效果分析。首先對(duì)上海地區(qū)深基坑工程典型案例進(jìn)行數(shù)值模擬分析,結(jié)合測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn),承壓水減壓降水是引起大面積地面沉降的主要原因;以該工程實(shí)例為基礎(chǔ),研究調(diào)整止水帷幕和采取坑外人工回灌等不同措施對(duì)地面沉降的作用規(guī)律,分析其控制效果。結(jié)果表明,加深止水帷幕和加大地下水回灌都可以控制降水開(kāi)挖引發(fā)的坑外地面沉降,但圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移會(huì)因?yàn)榭觾?nèi)外水壓力差的增加而增大。
【關(guān)鍵詞】：深基坑 地面沉降 降水 開(kāi)挖 流固耦合 數(shù)值模擬 本構(gòu)模型 控制措施
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：P642.26
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 前言10-16
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 基坑降水滲流研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 地面沉降研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 深基坑降水開(kāi)挖對(duì)地面沉降影響的研究現(xiàn)狀13
• 1.2.4 地面沉降控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 研究的目標(biāo)與內(nèi)容14-16
• 2 降水開(kāi)挖耦合分析中土體本構(gòu)模型的選擇16-38
• 2.1 滲流開(kāi)挖耦合分析的基本理論16-18
• 2.1.1 Biot固結(jié)理論16
• 2.1.2 應(yīng)力場(chǎng)方程16-17
• 2.1.3 滲流場(chǎng)方程17-18
• 2.2 降水開(kāi)挖的數(shù)值分析方法18-19
• 2.2.1 基坑開(kāi)挖的數(shù)值模擬方法18
• 2.2.2 降水的有限元模擬法18
• 2.2.3 基坑降水開(kāi)挖有限元模型18-19
• 2.3 土體典型本構(gòu)模型及參數(shù)確定方法19-22
• 2.3.1 彈性模型19-20
• 2.3.2 Mohr-Coulomb模型20-21
• 2.3.3 修正劍橋模型21-22
• 2.3.4 不同本構(gòu)模型的計(jì)算參數(shù)22
• 2.4 本構(gòu)模型對(duì)滲流作用的影響22-28
• 2.4.1 計(jì)算步驟22-23
• 2.4.2 計(jì)算結(jié)果23-28
• 2.4.3 影響分析28
• 2.5 本構(gòu)模型對(duì)開(kāi)挖作用的影響分析28-32
• 2.5.1 計(jì)算步驟28-29
• 2.5.2 計(jì)算結(jié)果29-31
• 2.5.3 影響分析31-32
• 2.6 本構(gòu)模型對(duì)降水開(kāi)挖的影響32-37
• 2.6.1 計(jì)算步驟32-33
• 2.6.2 計(jì)算結(jié)果33-36
• 2.6.3 影響分析36-37
• 2.7 小結(jié)37-38
• 3 深基坑降水開(kāi)挖作用下的地面沉降分析38-63
• 3.1 基坑降排水開(kāi)挖現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)38-43
• 3.1.1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的工程概況38
• 3.1.2 試驗(yàn)及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)38-39
• 3.1.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析39-43
• 3.2 數(shù)值分析模型與參數(shù)43-46
• 3.2.1 建立模型43-44
• 3.2.2 計(jì)算步驟44
• 3.2.3 計(jì)算參數(shù)44-45
• 3.2.4 降水涌水量45-46
• 3.3 數(shù)值分析結(jié)果46-51
• 3.3.1 水位變化46-49
• 3.3.2 土體沉降49-51
• 3.3.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形51
• 3.4 結(jié)果的分析與比較51-56
• 3.4.1 水位變化規(guī)律51-53
• 3.4.2 地面沉降規(guī)律53-54
• 3.4.3 土體分層變形規(guī)律54-56
• 3.5 參數(shù)分析與討論56-61
• 3.5.1 回灌井位置56-59
• 3.5.2 降水井深度59-61
• 3.6 小結(jié)61-63
• 4 不同控制措施對(duì)地面沉降的影響分析63-82
• 4.1 基坑降排水開(kāi)挖的工程實(shí)例分析63-70
• 4.1.1 大定海泵站基坑工程概況63-64
• 4.1.2 抽水試驗(yàn)反分析64-66
• 4.1.3 有限元模型66-67
• 4.1.4 結(jié)果分析與對(duì)比67-70
• 4.1.5 工程實(shí)例的數(shù)值分析結(jié)論70
• 4.2 不同止水條件對(duì)基坑降水開(kāi)挖的影響70-75
• 4.2.1 有限元模型71-72
• 4.2.2 基坑內(nèi)水位變化72
• 4.2.3 基坑外水位變化72-73
• 4.2.4 地面沉降73-74
• 4.2.5 圍護(hù)體系變形74-75
• 4.3 抽水回灌聯(lián)合作用對(duì)基坑降水開(kāi)挖的影響75-80
• 4.3.1 基坑外水位變化76-77
• 4.3.2 基坑內(nèi)水位變化77-78
• 4.3.3 地面沉降78-79
• 4.3.4 圍護(hù)體系變形79-80
• 4.4 小結(jié)80-82
• 5 結(jié)論與展望82-84
• 5.1 結(jié)論82-83
• 5.2 展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 致謝88-89
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文89-91

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本文編號(hào)：920773