深大基坑（包括深大地下空间）施工研究_开题报告

我们国嘉目前的经济和城市建设发展十分的迅速，开发和利用地下空间的需求，日益明显，地下工程也不断增加，高层和超高层建筑发展迅速。而在建筑基坑开挖施工过程中，土体的应力状态改变，会引起土体的沉降，列：挡土支护结构以及四周土体的侧向位移和沉降；基坑内土体的沉降还有。。。如果这些变形的量值超出了容许的范围，将对挡土支护结构本身造成危害（包括内倾及沉降），最终致使基坑周围的建筑物产生沉降，倾斜甚至倒塌。基坑事故的发生造成了重大的经济损失和严重后果。因此，需要建立一套可用于基坑监测及沉降预测的系统，及时有效地收集岩土信息，对其进行合理分析，进而对未来发展趋势展开预测，以确保建设工程质量安全稳定。 根据监测系统的监测信息实时掌握工程的工作状态，以便及时指导调整方案，并根据已测资料预测工程未来的工作状态，分析可能出现的安全隐患情况，以此提早调整施工运行以及生产方案，及时有效地采取补救措施，进而提高建设工程从施工，运行到生产整体水平和安全性。因此，基坑监测及险情预测预报在施工安全中是很重要的环节，目前大型基坑施工中，监测工作是必不可少的，而目前的一些常用的仪器监测非常零散不具系统性，监测数据不完整，或对监测数据的分析处理几乎很少，因此对基坑进行监测分析及预测的系统研究具有重要意义。 由于引起地基发生沉降的因素众多，基坑变形具有较强的随机性和复杂性，理论计算最终沉降量一般难以实现。工程上大多采用根据实测曲线推算的方法进行预测，各个方法在适用条件上均有其限制，尚需改进。目前，神经网络是应用效果较好的一种预测方法。神经网络具有自学习，自适应性，泛化能力以及高速寻找优化解的能力等。近年来，小波分析理论发展迅速，小波变换具有时频局部特性和聚焦特性等。因此，本文尝试结合小波分析和神经网络的机理特性，建立一个可靠的基坑沉降分析与预测模型（简称PADP），为基坑工程的安全施工提供可靠依据。 二、文献综述（包括：国内外研究动态，所阅文献的查阅范围及手段） 围护结构外侧土体向坑内移动，从而导致基坑坑内土体向上隆起。 而围护结构产生沉降是由于水平方向改变基坑内外土体的原始应力状态所引起的地层移动。基坑开挖后，围护结构便开始受力沉降，当基坑内侧卸去原有土压力时，墙外侧则受到主动土压力，而在墙内侧则受到部分被动土压力。 基坑沉降除具有复杂的机理之外，同时其诱发因素众多且具有很大的随机性和不定性。大量的观测及研究结果表明，影响基坑沉降的主要因素有下面几点 基坑的工程地质和水文条件； 基坑支护类型和结构设计参数； 基坑平面尺寸和开挖深度； 施工过程及工地周围环境； 周期地面超载和震动荷载。 针对基坑沉降问题，国内外学者从机理分析、预测方法等方面开展了大量研究： 

二、文献综述（包括：国内外研究动态，所阅文献的查阅范围及手段） 围护结构外侧土体向坑内移动，从而导致基坑坑内土体向上隆起。 而围护结构产生沉降是由于水平方向改变基坑内外土体的原始应力状态所引起 的地层移动。 基坑开挖后， 围护结构便开始受力沉降， 当基坑内侧卸去原有土压力时， 墙外侧则受到主动土压力，而在墙内侧则受到部分被动土压力。 基坑沉降除具有复杂的机理之外，同时其诱发因素众多且具有很大的随机性和不 定性。大量的观测及研究结果表明，影响基坑沉降的主要因素有下面几点 （1） 基坑的工程地质和水文条件； （2） 基坑支护类型和结构设计参数； （3） 基坑平面尺寸和开挖深度； （4） 施工过程及工地周围环境； （5） 周期地面超载和震动荷载。 针对基坑沉降问题，国内外学者从机理分析、预测方法等方面开展了大量研究： 1 基坑沉降机理研究进展 由于深基坑沉降体的结构，组成物质的物理性质，外力作用的复杂性和不确定性， 要建立合适的确定性模型比较困难。 因此， 通过探索变形监测数据序列的结构和规律， 建立动态预测模型， 反映出沉降规律特征， 推测未来沉降趋势， 就成为一种有效方法。 1）国外研究进展 Karl von Terzaghi[2]等人很早就提出了深基坑工程研究的总应力法， 对基坑开挖的 稳定性和基坑支护荷载值进行评估，在工程中广泛沿用至今。 Laurits Bjerrum[3]等人在 50 年代建立了针对基坑坑底的隆起沉降的分析方法，最 先应用在 Mexico 城和 Oslo 城的主要由软粘土组成的深基坑施工期的变形监测中。 1969年, 在第七届国际岩土力学与基础工程会议上Peck[4]首次发表了关于基坑开 挖研究现状比较全面深入的报告, 该报告对于研究深基坑开挖支护系统变形的影响 因素具有里程碑式的意义。但Peck当时的研究仅限于基坑工程围护结构为钢板桩或混 凝土桩, 他重点讨论了土层种类和性质、开挖深度以及施工质量对基坑变形的影响。 1981年,O. Rourke[5]分析了基坑开挖及相关工程活动引起的土体变形, 指出基坑 开挖前期的工程活动如降水、围护结构施工、桩基施工等会对土体的变形产生影响, 并讨论了支撑刚度、支撑加预应力、最下道支撑以下的开挖深度、预留土的作用等对 基坑变形的影响。 1990年, C Lough[6]对深基坑开挖引致的变形进行了较全面的研究, 他将深基坑 变形分为两种: 一种是基坑开挖和支撑的基本过程引起的变形; 另一种则是由于相 关的施工活动如墙体的施工、基础的施工或支撑的拆除等引起的变形。他认为只考虑 引起变形的主要原因, 就能将变形的预测限制在较合理的范围内。 2001年, Long[7]根据大量基坑工程的墙体变形和土体变形的实测资料, 讨论了开挖深度、支撑系统刚度、坑底抗隆起稳定系数等对基坑变形的影响。

三、研究方案（包括：主要研究内容和拟解决的关键问题，拟采取的研究方法、技术 路线、实验方案及可行性分析） 1、研究目的 本课题主要以如何提高深基坑沉降监测数据的预测精度与可靠度为研究目的。根 据目前基坑预测领域的发展现状，通过分析造成基坑沉降及周围建筑物沉降的因素， 尝试将小波分析的机理与径向基函数 RBF 人工神经网络相结合用于对基坑沉降的监 测中，将其与传统的基坑沉降预测方法进行比较，研究该模型（Wavelet—RBF）解决 基坑沉降预测的可行性，最终建立一个科学，完整，合理的沉降监测体系，并通过 MATLAB 编程加以实现。 2、研究内容 （1）根据分析基坑监测数据的调查结果，研究基坑沉降的影响因素及监测数据 的分布规律； （2）利用小波分析机理对沉降数据进行处理（频带分离和信号消噪） ，评价其作 为沉降分析工具的适用性； 3、拟解决的关键问题 小波消噪的参数选取以及小波分析与 RBF 神经网络的耦合方法的确定。 4、研究方案 （1）借鉴国外目前的先进理论及经验，分析国内在基坑工程领域的研究发展水 平，确定本课题主要研究内容和思路； （2）对典型基坑工程沉降监测工作进行调查，根据其目前所用监测方法，分析 实测数据与其预测数据的误差及监测精度等情况； （3）在对基坑沉降原理及影响因素分析基础上，研究当前常用的监测方法，结 合其各自特性建立一个新的基坑沉降监测体系，预测基坑未来沉降趋势； （4）提出解决深基坑沉降监测及预测的对策，极大提高基坑工程监测工作的可 靠性和有效性。 5、技术路线 根据项目研究内容，围绕基坑工程沉降监测的分析与调查、沉降成因分析、措施 实施效果调查及后效益评估等基础性工作，本项目将通过广泛调查、理论研究和工程 应用开展工作。 技术路线及工作过程按如下阶段进行：调查收集基坑沉降监测数据，分析数据分布及变化规律。研究现有基坑沉降监测预报技术， 评价其优势与不足， 分析基坑工程安全监测现状； 根据沉降影响的因素提出相应改进对策。

主要文献目录：

[1] [2] [3] 范 建 ， 师 旭 超 . 深 基 坑 变 形 预 测 方 法 综 述 [J]. 河 南 工 业 大 学 学 报 ，[8] [9] 曾国熙, 潘秋元, 胡一峰. 软粘土地基基坑开挖性状的研究[J].岩土工程学 报,1988,10(3):12-15. 应宏伟. 软土地基深基坑工程性状的研究