地下工程開挖損害機(jī)理及其防護(hù)措施研究.pdf

1、城市的發(fā)展離不開地下空間的利用，而地下空間的利用在很大程度上又依賴于地下結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的進(jìn)步。但是，由于地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性和條件所限，長期以來地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計一直未考慮對地質(zhì)環(huán)境的損害。同時，當(dāng)?shù)叵麻_挖達(dá)到一定容量，地質(zhì)環(huán)境損害達(dá)到一定程度時，就會反過來影響地下空間的進(jìn)一步開發(fā)利用。那么針對地下開挖造成的地質(zhì)環(huán)境損害，研究地下工程的開挖損害機(jī)理及其防護(hù)措施，不論對地下工程的開挖和地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)都有重要的理論意義和工程價值。 根據(jù)地下工

2、程開挖造成損害對象的發(fā)展過程，可以分為地質(zhì)應(yīng)力環(huán)境損害、巖土體環(huán)境損害和地表環(huán)境損害，其中地質(zhì)應(yīng)力環(huán)境主要由構(gòu)造應(yīng)力和自重應(yīng)力組成，巖土體環(huán)境則主要是指地下工程開挖影響范圍以內(nèi)的巖土體，地表環(huán)境則包括影響范圍內(nèi)的地基基礎(chǔ)以及地面建筑設(shè)施。本文分別針對以上三種地質(zhì)環(huán)境損害，研究了地下工程的抗損害設(shè)計方法。 首先，研究了地下工程的開挖損害機(jī)理。針對地質(zhì)應(yīng)力環(huán)境的損害采用彈塑性力學(xué)系統(tǒng)分析了應(yīng)力的重新分布，并利用FLAC3D模擬了巖體

3、應(yīng)力的時間效應(yīng)；針對巖土體環(huán)境的損害，提出了圍巖穩(wěn)定的理論評價方法，通過Matl曲編制的概率積分法程序計算了地表的變形；針對地表環(huán)境的損害，借助地表變形值計算了上部建筑的附加應(yīng)力，并提出了相應(yīng)的保護(hù)措施。說明地下工程開挖對地質(zhì)環(huán)境的損害是可以定量預(yù)計的。 然后，針對地質(zhì)環(huán)境損害研究了地下結(jié)構(gòu)的抗損害設(shè)計。從地質(zhì)應(yīng)力環(huán)境損害角度，研究了支護(hù)與圍巖的共同作用；從巖土體環(huán)境損害角度，通過分析巖石的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、強(qiáng)度準(zhǔn)則以及巖體結(jié)構(gòu)特點

4、，綜合分析了損害后的巖體應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)；從地表環(huán)境損害角度，確定了開挖后圍巖的最終位移。確立了地下結(jié)構(gòu)抗損害設(shè)計的基本思路。 另外，地下結(jié)構(gòu)的抗損害設(shè)計離不開抗震設(shè)計和耐久性設(shè)計。本文從結(jié)構(gòu)動力學(xué)基本的運(yùn)動方程入手，分析了地下結(jié)構(gòu)的抗震性能，研究了地下結(jié)構(gòu)的減震設(shè)計；確定了地下結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素，研究了提高地下結(jié)構(gòu)耐久性的方法。 最后，在以上分析的基礎(chǔ)上，探討了基于環(huán)境損害的地下空間容量的評價方法，并針對青島市初步評價了