地鐵車站基坑施工對(duì)鄰近建筑物影響的研究.pdf

1、我國(guó)是世界上已規(guī)劃地鐵項(xiàng)目最多的國(guó)家之一，目前已在35個(gè)城市中興建地鐵線路和車站。眾多地鐵車站的基坑施工必將對(duì)周邊環(huán)境造成一定影響，主要是可能引起周邊已有建筑的沉降和變形。由于地質(zhì)條件、基坑方案、建筑結(jié)構(gòu)等因素，基坑施工影響周邊建筑的機(jī)理非常復(fù)雜，而傳統(tǒng)的理論、經(jīng)驗(yàn)方法難以全面地反映上述因素。因此，在基坑施工之前，很難準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)建筑的沉降和變形，也很難合理地評(píng)判建筑面臨的風(fēng)險(xiǎn)狀況。
　　本文采用數(shù)值模擬與實(shí)測(cè)分析、參數(shù)反演、模糊風(fēng)

2、險(xiǎn)評(píng)判相結(jié)合的方法，深入研究砂土/硬黏土層中的基坑施工對(duì)周邊高層建筑的影響，并在地鐵車站的基坑工程中展開了研究應(yīng)用。在研究過程中，針對(duì)建筑沉降預(yù)測(cè)結(jié)果的不確定特性，大致按照“發(fā)現(xiàn)問題、實(shí)測(cè)驗(yàn)證、提高準(zhǔn)確性、風(fēng)險(xiǎn)模糊評(píng)判”的技術(shù)路線來撰寫。本文的主要研究?jī)?nèi)容和成果有:
　　(1)數(shù)值模擬?？偨Y(jié)并分析前人在基坑及建筑模擬方面的經(jīng)驗(yàn)方法，確定了土體本構(gòu)模型、建筑、模型計(jì)算區(qū)域、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力等對(duì)關(guān)鍵內(nèi)容的模擬方案;對(duì)不能完全確定的內(nèi)容

3、則采用多種模擬方案的組合;采用Abaqus軟件，對(duì)某地鐵車站基坑建立3個(gè)有限元模型并展開模擬應(yīng)用，得到了一些有意義的模擬結(jié)論。
　　成果:提出了基坑模型的計(jì)算區(qū)域試算流程;對(duì)不能完全確定的土體彈性模量、基坑滲流、內(nèi)支撐采用多種方案組合;根據(jù)工程應(yīng)用的結(jié)果，揭示了建筑的模擬沉降量和傾斜度存在不確定的數(shù)值范圍;影響建筑沉降計(jì)算值的模擬因素從大到小依次是降水方案、土體參數(shù)方案、支撐模擬方案;建筑沉降與土體的彈性模量可能成反比關(guān)系。

4、>　　(2)實(shí)測(cè)分析。對(duì)某車站基坑周邊的地下水位、地下連續(xù)墻側(cè)移、坑外地表沉降分布、周邊建筑沉降變形的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并與有限元模擬結(jié)果、相關(guān)的統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比。
　　成果:驗(yàn)證了本文有限元模擬的方案和結(jié)論基本上是合理的;在砂土/硬黏土的二元結(jié)構(gòu)土層中，基坑周邊高層建筑的實(shí)測(cè)沉降量和傾斜度都較小;高層建筑的最大沉降值、差異沉降與建筑長(zhǎng)寬比呈反比，而最大傾斜度、撓度比與其距基坑的距離呈正比。
　　(3)參數(shù)反演及沉降預(yù)測(cè)

5、。對(duì)比了多種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn);根據(jù)原理和使用方法上的優(yōu)點(diǎn)，采用均勻設(shè)計(jì)法來設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案;根據(jù)土體彈性模量與坑外沉降模擬值之間的關(guān)系，選擇了簡(jiǎn)單合理的參數(shù)回歸方法;在某車站基坑的施工監(jiān)測(cè)過程中，展開了數(shù)值模擬和參數(shù)反演應(yīng)用，動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)后續(xù)施工階段的坑外沉降量。
　　成果:首次在基坑土層參數(shù)的反演和地層位移的預(yù)測(cè)中引入了均勻設(shè)計(jì)法，減少了試驗(yàn)次數(shù)且不失精度，體現(xiàn)了均勻設(shè)計(jì)法與數(shù)值法相結(jié)合的優(yōu)勢(shì);在其它條件不變的情況下，一些測(cè)點(diǎn)的沉降模

6、擬值與土體彈性模量存在線性關(guān)系;通過參數(shù)反演來預(yù)測(cè)坑外沉降的準(zhǔn)確性優(yōu)于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)方法。
　　(4)建筑風(fēng)險(xiǎn)的模糊評(píng)判。選擇了建筑的最大沉降值、最大傾斜度、損傷系數(shù)，來綜合評(píng)判建筑的風(fēng)險(xiǎn);針對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的不確定性，引入三參數(shù)區(qū)間數(shù)來描述;根據(jù)建筑風(fēng)險(xiǎn)和三參數(shù)區(qū)間數(shù)的特點(diǎn)，提出了基坑周邊建筑風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判的流程;對(duì)距離某車站基坑最近的磚混結(jié)構(gòu)進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判應(yīng)用。
　　成果:提出了評(píng)判基坑周邊建筑風(fēng)險(xiǎn)的簡(jiǎn)化模型;引入損傷系數(shù)來描述建筑損傷