地下工程明挖法近接既有建筑的理论分析及数值模拟-岩土工程专业论文.docxVIP

Classified Index: TU93 U.D.C: 624 Dissertation for the Master’s Degree in Engineering OPEN CUT METHOD IN UNDERGROUND ENGINEERING APPROACHING CONSTRUCTION OF THE THERETICAL ANALYSIS AND NUMERICAL SIMULATION Candidate： Zhang Xianqiang Supervisor： Prof. Geng Yongchang Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Geotechnical Engineering Affiliation： School of Civil Engineering Date of Defence： July, 2015 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 I I 摘 要 地下工程明挖法施工时周围的土体受到扰动，受扰动的土体不仅自身产生变 形，还影响围护结构和近接建筑物产生变形。本文从地下工程明挖法施工中监测 数据、土体开挖产生的二次应力理论和数值模拟三个角度研究地下工程明挖法施 工对围护结构、周围土体、近接建筑物的变形影响。 施工过程中采集了大量的监测数据，监测数据包括：地表沉降、支护桩侧移、 深层土体位移、近接建筑物沉降等，研究监测数据可以探究开挖对周围环境产生 影响。整理分析监测数据，研究曲线形状、成因、拟合预测公式，为该地区相同 工法类似工程提供借鉴。根据施工现场支护桩水平位移数据，得出支护桩变形模 式主要有以下五种：绕墙趾转动、绕墙顶转动、平移、抛物线变形和双曲线基本 变形模式，以及由基本模式组合而成的叠加模式，拟合相应的预测公式，探究变 形规律。根据周围地表沉降的监测数据，发现不同支护方式后地表的沉降变形不 同，根据单排桩、双排桩、单排桩加内撑三种不同的支护方式，拟合其相应的土 体沉降的预测公式。整理近接建筑物基础沉降变形数据，根据沉降的曲线规律， 推导出基础呈下凸时的预测公式。 地下工程在施工之前土体中存在初始应力，施工扰动土体使其处于二次应力 状态。利用伽罗温平面矩形缺口的位移解公式计算出地下工程开挖后地表沉降、 底部回弹、侧壁水平位移三个变形量，并将计算值与监测数据对比分析。结果表 明底部回弹计算值与数值解拟合较好，地表沉降计算值在远处与监测值接近，且 走向逐渐吻合，侧壁水平位移计算值与监测值相差大不能满足使用需要。 数值计算上，根据实际工程中 4 层的混凝土框架及与其对应的地下结构为原 型，利用 MIDAS/NX 有限元软件建立数值模型。依据工程现场施工周日志中图 像和文字记录资料，确定现场施工的工序，进而确定了数值模拟中各个施工阶段， 使数值模拟能准确仿真地下工程现场施工状况。重点分析施工中支护桩结构、土 体、既有建筑变形情况。将数值解与监测值、理论解相互验证，以理论为基础、 以数值建模分析为工具、以监测数据为方向，分析地下工程明挖施工产生的变形 影响，为今后相同工法的类似工程提供参考。 关键字：地下工程；近接施工；变形理论；算法研究 II II Abstract Open cut method in underground engineering construction will disturb the surrounding soil. Not only by the disturbance of soil deformation, but also affects the supporting structure and approaching construction deformation. In this paper, from monitoring data, soil excavation of the secondary stress theory and numerical simulation study underground engineering excavation method construction of supporting structure, surrounding soils and approaching construction of the deformation. Collecting a large amount of monitoring data in the process of