氣壓沉箱施工對周邊環(huán)境影響的動態(tài)數(shù)值模擬方法及應(yīng)用研究.pdf

1、本研究基于氣壓沉箱的施工特點，提出了一套定量化評價氣壓沉箱施工對周圍土體影響的數(shù)值模擬方法以及氣壓沉箱施工控制技術(shù)。本研究的創(chuàng)新性成果主要體現(xiàn)在以下三個方面：(1)基于氣壓沉箱的特殊施工工藝，提出了一種能夠追蹤氣壓沉箱下沉施工全過程的非線性有限元動態(tài)模擬方法與技術(shù)；(2)基于系列性的數(shù)值模擬和工況分析，定量化地分析了氣壓沉箱下沉?xí)r影響地層變形的主要參數(shù)及影響效果；(3)基于數(shù)值理論分析結(jié)果和特殊的施工工藝，提出了一套完整的氣壓沉箱施工控

2、制技術(shù)和周圍環(huán)境保護(hù)措施。 本論文的主要研究內(nèi)容由如下八部分組成。 在論文的第1章中，簡要介紹了課題來源、研究背景、研究意義與目的、研究內(nèi)容、研究計劃以及主要創(chuàng)新之處。 在論文的第2章中，系統(tǒng)地總結(jié)了國內(nèi)外氣壓沉箱工法的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)，分析了一般基坑工程開挖對周圍環(huán)境影響的研究方法及成果，在此基礎(chǔ)上結(jié)合國內(nèi)普遍應(yīng)用的沉井研究資料，詳細(xì)論述了國內(nèi)外學(xué)者在氣壓沉箱施工對周邊環(huán)境影響方面的研究成果。另外，還對非線性

3、有限元分析方法在地下工程中的應(yīng)用作了簡要的闡述。 在論文的第3章中，首先分析了自動化氣壓沉箱下沉施工的工藝流程以及沉箱下沉施工對地層變形影響的主要因素。然后，基于沉箱分節(jié)下沉全過程的動態(tài)受力特點以及物理力學(xué)模型，創(chuàng)新性地提出了一種能夠追蹤氣壓沉箱下沉施工全過程的非線性有限元動態(tài)模擬方法和技術(shù)。 在論文的第4章中，提出了不同于其它施工方法的沉箱實時監(jiān)測技術(shù)與方法，并分析了國內(nèi)首個采用自動化氣壓沉箱方法施工完成的隧道風(fēng)井的監(jiān)

4、測方案及數(shù)據(jù)，包括地表沉降、水平位移以及地下水位變化等。 在論文的第5章中，利用上述提出的氣壓沉箱下沉施工全過程的非線性有限元動態(tài)模擬技術(shù)，根據(jù)實際的施工狀況和條件，針對國內(nèi)首個采用自動化氣壓沉箱方法的隧道風(fēng)井(地鐵7號線耀華路隧道風(fēng)井工程)，動態(tài)模擬了沉箱下沉施工的整個過程，分析了沉箱下沉各階段對周邊地層變形的影響?；诂F(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，比較分析了下沉各階段引起的地表沉降、土體水平位移以及工作室內(nèi)的土體隆起等，驗證了本文所提出的氣

5、壓沉箱動態(tài)有限元模擬方法的合理性。 在論文的第6章中，利用上述提出的氣壓沉箱下沉施工全過程的非線性有限元動態(tài)模擬方法，定量化分析了土體彈性模量E、粘聚力C、內(nèi)摩擦角φ、卸載再加載模量Eur等土性參數(shù)，工作室內(nèi)氣壓的大小，沉箱與土體間側(cè)摩阻力的大小以及設(shè)置臨時擋土隔墻對氣壓沉箱施工的影響，系統(tǒng)性地分析了各種因素對氣壓沉箱施工以及周圍土體的影響效果。 在論文的第7章中，基于以上定量化數(shù)值分析結(jié)果以及各種因素的影響效果，提出沉