軟土超大基坑開挖擾動位移時效特性及其評價方法研究.pdf

1、論文圍繞軟土地層大型深基坑開挖關鍵技術和理論問題，在充分調研掌握前人研究成果的基礎上，針對基坑開挖擾動位移的空間分布及其時效特性、超大基坑工程關鍵力學問題及實用計算方法、基于監(jiān)測結果的基坑施工過程土體等效力學參數(shù)實時快速反演分析方法、考慮土體蠕變特性基坑工程擾動長時位移計算方法、基坑工程長時穩(wěn)定性預測、環(huán)境風險及地下管線保護等重大工程技術和方法等進行系統(tǒng)研究。取得了具有創(chuàng)新意義和實用價值的相應研究成果。
　?。?）在總結統(tǒng)計以往研

2、究成果基礎上，結合 FEM數(shù)值模型的系統(tǒng)研究，建立了軟土地層基坑開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特性、基坑幾何條件、圍護結構形式、圍護結構及支撐參數(shù)、開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關系。采用基本模型結合參數(shù)敏感性修正獲得與實測結果高度吻合的位移預測結果，為實際工程中基坑開挖可能引起的位移和技術風險預測提供了支撐。
　?。?

3、）針對地下連續(xù)墻受力和變形特征，建立了基于支撐力實測結果的地連墻受力和變形的解析方法，可以實時模擬基坑開挖過程支撐結構對地連墻施加作用荷載、坑內土體對地連墻的等效彈性支撐作用，使計算方法更能反映基坑開挖實際效果，為軟土地層深基坑工程地下連續(xù)墻穩(wěn)定性分析與評價提供了科學、實用的分析方法。
　?。?）針對土體擾動位移及地下管線受力特征，建立了基于土體位移監(jiān)測結果的地下管線穩(wěn)定性分析空間地基梁方法及拓展三維地基梁解析計算方法。該方法綜合

4、考慮基坑開挖過程中管線承受彎曲、扭轉、剪切、軸向拉壓甚至擠壓等復雜荷載作用。具有以下優(yōu)點：(a)指標參數(shù)計算直接采用監(jiān)測位移值，包含了環(huán)境因素及人為因素的綜合影響，無需考慮復雜的基坑開挖工序及其支護條件；(b)反映基坑開挖對管線擾動的力學作用特點；(c)以位移分布作為管線彈性地基模型的作用條件，無需進行復雜計算和各種影響因素的分析；(d)通過不同時間的監(jiān)測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管線的影響。對任意復雜環(huán)境條

5、件下基坑工程周邊管線穩(wěn)定性計算與評估具有良好適用性。
　　（4）考慮軟土地層超大型深基坑幾何尺度大、地層復雜多變、圍護結構多樣且相互作用復雜、基坑開挖方式和施工工序繁雜等綜合技術難度，建立基于Nelder-Mead優(yōu)化反演分析理論與FEM軟件系統(tǒng)相結合的優(yōu)化反演方法，有效實現(xiàn)參數(shù)初始值及初始目標函數(shù)值控制下的循環(huán)迭代擬合反演分析，獲得滿足終止條件的計算結果。案例分析表明位移預測結果與現(xiàn)場實測結果良好吻合。
　　（5）通過相似

6、模型試驗結果及理論分析，揭示了軟土地層基坑開挖擾動位移的的時效性的組成形式（基坑開挖過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）及其力學機理。分別建立了卸載位移時效關系、土體流變性產(chǎn)生的位移隨時間變化、以及兩者共同作用下土體擾動位移時間演化關系的函數(shù)關系?？紤]實際工程中卸載位移時效性與土體蠕變位移相互耦合、疊加的復雜位移時變關系，建立了基坑施工全過程位移時變關系反曲函數(shù)統(tǒng)一表達式。
　　（6）提出了采用基于蠕變

7、函數(shù)等效轉換方法并結合三維FEM（模擬施工過程）建立了有效地預測流變條件下基坑周邊土體長時位移的實用方法。通過寧波地鐵工程、上海某地鐵工程、上海虹橋某超大深基坑工程實例應用，計算結果與實測結果良好吻合。為今后同類工程提供了可鑒技術與方法。
　?。?）針對各向異性非均質地基問題、管線脫空、管線局部加固、管線跨越基坑上部懸空、管線局部支撐等復雜工程條件，在拓展三維彈性地基梁方法基礎上，建立了基于管線變形幾何特征的評價方法、管線與土體脫