軟土超大基坑開(kāi)挖擾動(dòng)位移時(shí)效特性及其評(píng)價(jià)方法研究.pdf

1、論文圍繞軟土地層大型深基坑開(kāi)挖關(guān)鍵技術(shù)和理論問(wèn)題，在充分調(diào)研掌握前人研究成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)基坑開(kāi)挖擾動(dòng)位移的空間分布及其時(shí)效特性、超大基坑工程關(guān)鍵力學(xué)問(wèn)題及實(shí)用計(jì)算方法、基于監(jiān)測(cè)結(jié)果的基坑施工過(guò)程土體等效力學(xué)參數(shù)實(shí)時(shí)快速反演分析方法、考慮土體蠕變特性基坑工程擾動(dòng)長(zhǎng)時(shí)位移計(jì)算方法、基坑工程長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定性預(yù)測(cè)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及地下管線(xiàn)保護(hù)等重大工程技術(shù)和方法等進(jìn)行系統(tǒng)研究。取得了具有創(chuàng)新意義和實(shí)用價(jià)值的相應(yīng)研究成果。
　?。?）在總結(jié)統(tǒng)計(jì)以往研

2、究成果基礎(chǔ)上，結(jié)合 FEM數(shù)值模型的系統(tǒng)研究，建立了軟土地層基坑開(kāi)挖引起的土體沉降位移及水平位移空間分布的Gause概率函數(shù)分布形式。綜合考慮土體物理力學(xué)特性、基坑幾何條件、圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式、圍護(hù)結(jié)構(gòu)及支撐參數(shù)、開(kāi)挖方式等多因素的影響，系統(tǒng)研究了位移空間分布的參數(shù)敏感性并建立了各因素影響的相關(guān)關(guān)系。采用基本模型結(jié)合參數(shù)敏感性修正獲得與實(shí)測(cè)結(jié)果高度吻合的位移預(yù)測(cè)結(jié)果，為實(shí)際工程中基坑開(kāi)挖可能引起的位移和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)提供了支撐。
　?。?

3、）針對(duì)地下連續(xù)墻受力和變形特征，建立了基于支撐力實(shí)測(cè)結(jié)果的地連墻受力和變形的解析方法，可以實(shí)時(shí)模擬基坑開(kāi)挖過(guò)程支撐結(jié)構(gòu)對(duì)地連墻施加作用荷載、坑內(nèi)土體對(duì)地連墻的等效彈性支撐作用，使計(jì)算方法更能反映基坑開(kāi)挖實(shí)際效果，為軟土地層深基坑工程地下連續(xù)墻穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)提供了科學(xué)、實(shí)用的分析方法。
　?。?）針對(duì)土體擾動(dòng)位移及地下管線(xiàn)受力特征，建立了基于土體位移監(jiān)測(cè)結(jié)果的地下管線(xiàn)穩(wěn)定性分析空間地基梁方法及拓展三維地基梁解析計(jì)算方法。該方法綜合

4、考慮基坑開(kāi)挖過(guò)程中管線(xiàn)承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、軸向拉壓甚至擠壓等復(fù)雜荷載作用。具有以下優(yōu)點(diǎn)：(a)指標(biāo)參數(shù)計(jì)算直接采用監(jiān)測(cè)位移值，包含了環(huán)境因素及人為因素的綜合影響，無(wú)需考慮復(fù)雜的基坑開(kāi)挖工序及其支護(hù)條件；(b)反映基坑開(kāi)挖對(duì)管線(xiàn)擾動(dòng)的力學(xué)作用特點(diǎn)；(c)以位移分布作為管線(xiàn)彈性地基模型的作用條件，無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算和各種影響因素的分析；(d)通過(guò)不同時(shí)間的監(jiān)測(cè)位移分布建立地基作用模式，可間接等效考慮土體流變特性對(duì)管線(xiàn)的影響。對(duì)任意復(fù)雜環(huán)境條

5、件下基坑工程周邊管線(xiàn)穩(wěn)定性計(jì)算與評(píng)估具有良好適用性。
　?。?）考慮軟土地層超大型深基坑幾何尺度大、地層復(fù)雜多變、圍護(hù)結(jié)構(gòu)多樣且相互作用復(fù)雜、基坑開(kāi)挖方式和施工工序繁雜等綜合技術(shù)難度，建立基于Nelder-Mead優(yōu)化反演分析理論與FEM軟件系統(tǒng)相結(jié)合的優(yōu)化反演方法，有效實(shí)現(xiàn)參數(shù)初始值及初始目標(biāo)函數(shù)值控制下的循環(huán)迭代擬合反演分析，獲得滿(mǎn)足終止條件的計(jì)算結(jié)果。案例分析表明位移預(yù)測(cè)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果良好吻合。
　?。?）通過(guò)相似

6、模型試驗(yàn)結(jié)果及理論分析，揭示了軟土地層基坑開(kāi)挖擾動(dòng)位移的的時(shí)效性的組成形式（基坑開(kāi)挖過(guò)程土體卸載程度及其施工周期的變化、土體流變特性引起的蠕變位移）及其力學(xué)機(jī)理。分別建立了卸載位移時(shí)效關(guān)系、土體流變性產(chǎn)生的位移隨時(shí)間變化、以及兩者共同作用下土體擾動(dòng)位移時(shí)間演化關(guān)系的函數(shù)關(guān)系。考慮實(shí)際工程中卸載位移時(shí)效性與土體蠕變位移相互耦合、疊加的復(fù)雜位移時(shí)變關(guān)系，建立了基坑施工全過(guò)程位移時(shí)變關(guān)系反曲函數(shù)統(tǒng)一表達(dá)式。
　　（6）提出了采用基于蠕變

7、函數(shù)等效轉(zhuǎn)換方法并結(jié)合三維FEM（模擬施工過(guò)程）建立了有效地預(yù)測(cè)流變條件下基坑周邊土體長(zhǎng)時(shí)位移的實(shí)用方法。通過(guò)寧波地鐵工程、上海某地鐵工程、上海虹橋某超大深基坑工程實(shí)例應(yīng)用，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果良好吻合。為今后同類(lèi)工程提供了可鑒技術(shù)與方法。
　?。?）針對(duì)各向異性非均質(zhì)地基問(wèn)題、管線(xiàn)脫空、管線(xiàn)局部加固、管線(xiàn)跨越基坑上部懸空、管線(xiàn)局部支撐等復(fù)雜工程條件，在拓展三維彈性地基梁方法基礎(chǔ)上，建立了基于管線(xiàn)變形幾何特征的評(píng)價(jià)方法、管線(xiàn)與土體脫