软土地区深基坑变形及其对邻近建筑物影响研究——以津湾广场9号楼工程为例

摘要

随着我国经济的快速发展和城市化进程的不断加快，各类用途的地下空间和设施得到了空前地发展，随之产生了大量深基坑工程。这些深基坑工程常处于比较复杂的城市环境中，因而不仅要控制深基坑本身的变形，更要减小其对邻近建筑物造成的影响，特别是位于软土地区的深基坑工程。因此，对软土地区深基坑变形特点和深基坑施工过程中对邻近建筑物造成的影响进行研究，具有重要的现实意义。 本文以天津市津湾广场9号楼深基坑工程为研究对象，在总结国内外研究成果的基础上，采用现场监测和数值模拟相结合的方法，对软土地区深基坑变形特点和深基坑施工过程中对邻近国家级文物建筑造成的影响进行系统研究。主要研究工作和成果如下： （1）概述了基坑工程的发展和特点以及基坑变形的国内外研究现状，介绍了基坑变形机理和计算理论，总结了基坑的变形性状及变形规律。 （2）结合工程地质条件、周边环境及基坑支护方案，对津湾广场9号楼深基坑工程进行全面监测。基于现场监测数据对围护结构、周边地表和邻近建筑物的变形进行系统研究，得到了围护结构和周边地表的变形规律和特点及深基坑施工对邻近建筑物造成的影响。 （3）基于有限元理论，以津湾广场9号楼深基坑工程为研究对象，考虑围护结构、周围土体及邻近建筑物的相互作用，建立三维弹塑性有限元模型，对深基坑开挖进行全过程模拟。基于模拟数据，对深基坑变形性状进行研究，将数值模拟结果与现场监测数据进行对比分析，验证了模型的合理性和适用性。 （4）基于数值模拟，采用单因素敏感性分析的方法对围护墙设计参数、支撑设计参数和施工方法等因素对深基坑变形的影响进行研究，从中找出各因素对深基坑变形的影响规律，进而找到控制深基坑变形和减小邻近建筑物不均匀沉降的措施与方法。 通过本文的研究工作，得到了一些有意义的结论，可为类似的深基坑工程支护设计与施工方法的确定以及对邻近建筑物的保护提供一定借鉴。

目录

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 基坑工程概述

1.2.1 基坑工程的发展

1.2.2 基坑工程的特点

1.2.3 基坑支护的主要类型

1.3 国内外研究现状

1.3.1 基坑变形研究现状

1.3.2 基坑对周边环境影响研究现状

1.4 本文主要研究内容

第二章 深基坑变形基本理论

2.1 深基坑变形机理

2.1.1 围护结构变形

2.1.2 坑底土体隆起

2.1.3 坑外土体变形

2.2 深基坑变形性状

2.2.1 围护结构变形

2.2.2 坑底土体隆起

2.2.3 坑外土体变形

2.3 深基坑变形计算理论

2.3.1 围护结构变形计算

2.3.2 坑底隆起变形计算

2.3.3 坑外土体变形计算

2.4 深基坑变形对邻近建筑物的影响

2.4.1 邻近建筑物变形机理

2.4.2 邻近建筑物变形分析

2.5 深基坑变形时空效应

2.5.1 深基坑变形空间效应

2.5.2 深基坑变形时间效应

2.6 本章小结

第三章 津湾广场9号楼深基坑变形现场实测研究

3.1 工程概况

3.1.1 工程简介

3.1.2 工程地质条件

3.1.3 水文地质条件

3.1.4 周边环境概况

3.2 深基坑支护方案

3.3 深基坑施工监测

3.3.1 监测目的和意义

3.3.2 监测项目及测点布置

3.3.3 监测频率及控制标准

3.4 监测结果及分析

3.4.1 围护墙深层水平位移

3.4.2 围护墙顶竖向位移

3.4.3 周边地表沉降

3.4.4 盐业银行沉降

3.5 本章小结

第四章 津湾广场9号楼深基坑变形数值模拟研究

4.1 ABAQUS在岩土工程中的应用

4.1.1 ABAQUS简介

4.1.2 非线性分析

4.1.3 接触面理论

4.1.4 初始地应力场

4.1.5 单元生死功能

4.2 土体的本构模型

4.2.1 多孔弹性模型

4.2.2 修正剑桥模型

4.3 深基坑三维有限元模型

4.3.1 模型的基本假定

4.3.2 几何模型

4.3.3 土体的模拟

4.3.4 地下连续墙的模拟

4.3.5 支撑构件的模拟

4.3.6 墙土接触面的模拟

4.3.7 周边环境的模拟

4.3.8 施工过程的模拟

4.4 模拟结果分析

4.4.1 围护墙水平变形

4.4.2 围护墙竖向变形

4.4.3 坑底土体隆起变形

4.4.4 坑外土体水平变形

4.4.5 坑外土体竖向变形

4.4.6 盐业银行变形

4.5 模拟值与实测值对比分析

4.5.1 围护墙深层水平位移对比分析

4.5.2 围护墙顶竖向位移对比分析

4.5.3 坑外地表沉降对比分析

4.5.4 盐业银行沉降对比分析

4.6 本章小结

第五章 深基坑变形影响因素研究

5.1 概述

5.2 围护墙刚度的影响

5.2.1 围护墙刚度对围护墙水平位移的影响

5.2.2 围护墙刚度对围护墙顶竖向位移的影响

5.2.3 围护墙刚度对坑底土体隆起的影响

5.2.4 围护墙刚度对坑外地表沉降的影响

5.2.5 围护墙刚度对盐业银行沉降的影响

5.3 围护墙入土深度的影响

5.3.1 围护墙入土深度对围护墙水平位移的影响

5.3.2 围护墙入土深度对围护墙顶竖向位移的影响

5.3.3 围护墙入土深度对坑底土体隆起的影响

5.3.4 围护墙入土深度对坑外地表沉降的影响

5.3.5 围护墙入土深度对盐业银行沉降的影响

5.4 内支撑刚度的影响

5.4.1 内支撑刚度对围护墙水平位移的影响

5.4.2 内支撑刚度对围护墙顶竖向位移的影响

5.4.3 内支撑刚度对坑底土体隆起的影响

5.4.4 内支撑刚度对坑外地表沉降的影响

5.4.5 内支撑刚度对盐业银行沉降的影响

5.5 地面超载的影响

5.5.1 地面超载对围护墙水平位移的影响

5.5.2 地面超载对围护墙顶竖向位移的影响

5.5.3 地面超载对坑底土体隆起的影响

5.5.4 地面超载对坑外地表沉降的影响

5.5.5 地面超载对盐业银行沉降的影响

5.6 变形影响因素的综合评价与分析

5.7 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢