黄土基坑开挖降水引起邻近建筑物变形的研究

发布时间：2017-07-31 09:05

  本文关键词：黄土基坑开挖降水引起邻近建筑物变形的研究

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【摘要】：当前,大量的基坑工程在密集的建筑群中施工。由于在密集的建筑群中进行深基坑降水工程容易引起邻近建筑物的变形,因此在基坑降水开挖过程中,要加强对邻近建筑物的变形预测。特别针对黄土地区,考虑流固耦合作用分析不同开挖深度对邻近建筑的影响方面研究还不足,因此,本文做了以下大量工作。本文考虑渗流与固结耦合,运用FLAC3D数值模拟软件,首先对黄土降水模型试验进行数值分析并将结果与试验对比,通过此方法验证建立流固耦合模型方法合理的基础上,分别分析了基坑降水以及基坑边降水边开挖过程对邻近建筑物的变形影响,并取得了以下成果：1)通过对黄土降水模型试验的数值模拟分析并将结果与试验对比,一方面验证了建立模型方法及参数选取是合理的。另一方面得出了孔隙水压力、孔隙率、地面沉降三者的变化规律具有统一性,即孔隙水压力变化大的地方,空隙率、地面沉降变化均大。并且,黄土土体沉降的变化滞后于空隙水压力的变化。2)按照降水模型试验数值分析的建模方法,考虑基坑周围存在不同基础形式及不同布置位置的建筑物,分析了基坑降水对周围不同建筑物的影响。研究结果表明：(a)基坑降水对邻近浅基础建筑物的沉降影响较大,对邻近桩基础等深基础建筑物影响较小。(b)在沿降水影响半径方向的跨度较大的建筑物,降水会导致此类建筑物发生较大不均匀沉降。3)在基坑降水模型的基础上,综合分析了基坑边降水边开挖对距离基坑边缘1倍开挖深度处建筑物的影响,结果表明：(a)基坑降水开挖过程中,浅基础建筑物的沉降及倾斜随着开挖深度的增加而增加,并且当基坑开挖深度为浅基础埋深的1-2倍之间深度时,随着开挖深度的增加,浅基础的沉降及倾斜增加是最快的。(b)由于桩基础建筑物的桩深较深,基坑降水开挖过程对桩基础影响较小。当基坑开挖深度至桩基础深度的1/3及以下后,桩基础的沉降随着开挖深度的增加而逐渐开始增加,但桩基础建筑物倾斜较小。4)随着基坑降水开挖深度的增加,一方面基坑围护结构的水平位移逐渐增大并且最大水平位移位置逐渐向下移动,最大水平位移位置距离基坑顶部的距离最终为基坑开挖深度的1/3左右。另一方面随着开挖深度的增加,基坑底部隆起量及周围地面沉降均增加。
【关键词】：黄土 基坑降水 流固耦合 建筑物沉降 基坑开挖
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU753.66;TU196
【目录】：

• 摘要2-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题的背景及研究意义9-11
• 1.1.1 选题背景9-11
• 1.1.2 研究意义11
• 1.2 黄土基坑降水流固耦合研究现状11-13
• 1.2.1 国内研究现状11-12
• 1.2.2 国外研究现状12-13
• 1.2.3 国内外研究现状的不足13
• 1.3 数值计算发展现状13-14
• 1.4 本文主要工作内容14-16
• 2 降水引起黄土地层变形机理耦合分析16-29
• 2.1 黄土的概况及物理力学特性16-17
• 2.1.1 我国黄土的概况16
• 2.1.2 黄土的物理力学特性16-17
• 2.2 降水引起黄土地面沉降变形机理分析17-26
• 2.2.1 降水引起地面沉降的原因17-18
• 2.2.2 有效应力分析18-21
• 2.2.3 渗流分析21-25
• 2.2.4 固结分析25-26
• 2.3 渗流固结耦合数学模型26-27
• 2.4 数值法求解流固耦合问题的基本步骤27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 黄土降水模型试验的数值模拟分析29-42
• 3.1 FLAC3D的概述30-31
• 3.2 流固耦合在程序中实现过程31-32
• 3.3 降水模型试验数值模型的建立32-34
• 3.3.1 数值模型概况32
• 3.3.2 数值模型的工况32-33
• 3.3.3 FLAC~(3D)建模过程33-34
• 3.4 求解过程34
• 3.5 结果分析34-41
• 3.5.1 降水深度450mm时,实验结果与数值模拟结果对比分析34-36
• 3.5.2 不同降水深度下沉降变形对比分析36-37
• 3.5.3 不同降水深度下孔隙水压力对比分析37-39
• 3.5.4 不同降水深度下孔隙率对比分析39-41
• 3.6 本章结论41-42
• 4 黄土基坑降水对邻近建筑物变形的影响研究42-52
• 4.1 基坑降水模型的建立42-46
• 4.1.1 基本假定42
• 4.1.2 数值模型概况42
• 4.1.3 基本工况42-44
• 4.1.4 参数选取44
• 4.1.5 模型建立及网格划分44-46
• 4.1.6 边界条件以及求解过程46
• 4.2 基坑降水对邻近建筑物变形影响结果分析46-51
• 4.2.1 降水过程中有无建筑物影响分析48
• 4.2.2 基坑降水对不同基础形式建筑物的影响分析48-49
• 4.2.3 基坑降水对不同方向布置的建筑物影响分析49-50
• 4.2.4 基坑降水过程中建筑物之间的相互影响分析50-51
• 4.3 本章结论51-52
• 5 基坑边降水边开挖对邻近建筑物变形影响的研究52-61
• 5.1 基坑边降水边开挖施工工序52-53
• 5.2 基坑降水开挖模拟过程53-54
• 5.3 不同开挖深度对基坑及邻近地面的影响结果分析54-57
• 5.4 不同开挖深度对桩基础建筑物变形影响分析57-58
• 5.4.1 不同开挖深度对桩基础建筑物沉降影响分析57-58
• 5.4.2 不同开挖深度对桩基础建筑物倾斜影响分析58
• 5.5 不同开挖深度对浅基础建筑物变形影响分析58-59
• 5.5.1 不同开挖深度对浅基础建筑物沉降影响分析58-59
• 5.5.2 不同开挖深度对浅基础建筑物倾斜影响分析59
• 5.6 本章结论59-61
• 6 结论与展望61-63
• 6.1 结论61-62
• 6.2 展望及建议62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士期间发表论文67-68
• 致谢68-70

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