1. 研究目的与意义
研究目的:在现代化城市发展中,各式各样的建筑布置得非常的紧密,基坑工程的施工,不仅仅对自身的安全和稳定有影响,而且还会对邻近结构建筑产生影响。
基坑开挖引起周围建筑物结构变形和产生沉降是不可避免的,基坑施工过程中由于坑内土体开挖的卸荷作用会引起基坑围护结构的侧向变形以及坑后土体的竖向位移,从而造成周围土体变形影响邻近建筑,而基坑地下水的抽取也会对邻近建筑的沉降产生很大的影响,不能忽略。
据统计,近几年我国基础工程施工的事故发生屡见不鲜,例如:房屋变形倒塌,道路变形开裂,天然气、煤气管线破裂泄露等一系列严重后果。
2. 国内外研究现状分析
国内外学者在前人的基础上对深基坑开挖变形的计算理论及围护结构施工布置,基坑降水引起地表与建筑物沉降进行了一系列的研究并取得了丰硕的研究成果。
在复杂的降水条件下,国内外学者对基坑支护结构、土体、基坑降水和邻近建筑物之间的共同作用进行了研究,研究了基坑变形的机理(包括支护结构的位移变形、坑底土体隆起、支护结构后地表沉降等),通过控制基坑深度、平面尺寸,改善土体条件以及选择合适的支护结构类型来达到减小基坑变形的目的;研究了基坑周围土体变形的影响因素(包括支护结构的刚度、围护结构入土深度、支撑(锚杆)刚度、地下水抽取地下水位降低、基坑开挖的时空效应等),通过加大支护结构的刚度,确定围护结构在基坑中的临界插入深度,控制锚固的刚度以及支护结构与基坑在外界的暴露时间来达到减小基坑周围土体的变形;对于降水引起地表沉降计算理论的研究,国内外的学者提出了弹性和非弹性地面沉降理论,主要运用经验估算法,地层损失法等方法。
所以根据国内外的研究现状,综合一下以往的研究成果可以发现,它们主要就是集中于对基坑支护结构变形以及对基坑周围地表沉降这两个方面的研究,运用的研究方法包括数值分析方法和经验方法这两大类。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:在深基坑开挖过程中,对支护结构位移变形对地表变形的影响,通过经验法和有限元法对地表变形沉降进行计算;在连续墙结构的支撑下,数值模拟基坑开挖和城市深基坑降水的数值模拟模型;对基坑开挖前后相邻建筑物的变形进行模拟分析,得出基坑变形规律;在降水前后不同条件下,分析沉降曲线对建筑物变形的影响,然后引入修正后考虑沉降量的沉降系数修正系数η,将沉降变形进行很好的描述。
研究计划:2018年2月24日至2018年3月24日,搜集有关基坑支撑体系的布置对邻近结构建筑影响的资料,完成开题报告以及文献综述。
2018年3月24日至5月3日通过之前获得的数据,利用flac3d软件对基坑开挖降水对邻近建筑物影响进行三维数值模拟分析,建立模型并且参考前人文献及数据结果,制定数值模拟模型计算前对模型的有效性进行验证,设计不同的设计参数取值,并对计算工况作详细的交代,详细记录不同参数值、不同工况下的计算结果,主要从三个方面去进行建模数据分析,1.降水后不同距离对建筑变形影响2.不同降水对建筑物变形影响3.地下连续墙不同入土深度对建筑物变形影响。
4. 研究创新点
特色与创新在这一课题中,传统的研究方法是将基坑与支护结构体系、周边基础及其上层建筑体系的相互作用进行分离和分析,本文研究了基坑、支护结构(地下连续墙)与相邻建筑物三者之间的相互作用,将它们三者看做一个整体,系统得去进行研究分析。
通过分析国内外的研究现状,本文研究了基坑变形的机理,支护结构的位移变形对基坑及周围环境的影响;研究了基坑周围土体变形的影响因素,支护结构的刚度,围护结构的入土深度以及支撑(锚杆)的刚度对基坑周围土体的影响;研究了基坑降水对邻近建筑的影响,从降水后不同距离对建筑变形影响、不同降水对建筑物变形影响、地下连续墙不同入土深度对建筑物变形影响这三个方面对基坑开挖前后相邻建筑物的变形进行模拟分析,得出基坑变形规律。
最后本文将有限差分法作为理论基础,将大型工程软件flac3d作为计算工具,两者结合去模拟分析基坑支护一降水一邻近建筑体系。
