浅谈支护形式对深大基坑施工环境变形效应的影响研究_开题报告

一、文献综述

城市建设的发展促使对地下空间的需求日益增加，深大基坑工程项目也随之增多，基坑支护结构形式多种多样，具有较强的区域特性。对于深大基坑而言，支护结构形式主要采用桩撑或墙撑，其中环形内支撑近年来应用较为广泛，但也存在一些问题。本文在总结国内外应用与研究现状的基础上，针对排桩或地下连续墙加内支撑的支护结构形式进行研究。研究内容包括环形内支撑平面不同布置方式下的内支撑结构的受力与变形性状、支撑竖向不同布置方式下的支护桩（墙）受力与变形性状、支护桩（墙）插入比不同时的桩（墙）体的受力与变形性状，最后结合工程实例进行对比分析。

（一）支护结构的选型的研究现状

在挡土结构的选型与设计计算方面，不少学者主要针对选型与设计等方面进行相关研究：

以韩国首尔地区的多个深基坑工程为例，采用二维有限元分析了H型桩、水泥土搅拌桩、灌注桩、地下连续墙等不同挡土结构类型的变形特性，指出地下连续墙支护形式相较于其他支护形式的的结构变形小。

CUIX,YEM等对某工程项目钻孔桩结合斜撑的支护结构形式进行分析，研究了基坑的变形与支护结构的位移变化，同时采用平面应变有限元法结合实测数据进行比较，验证了数值模型的准确性。结果表明地表最大沉降发生在0.6倍的基坑开挖深度处。

郑刚，雷亚伟等对排桩结合水平支撑的支护结构体系进行研究，分析了基坑发生局部破坏时的土压力、支撑轴力和桩身内力等。指出土压力的重分布对有支撑的排桩结构与悬臂桩结构的结构内力影响有较大差异。

帅红岩，陈少平等采用有限元法对武汉某商业区深基坑施工进行分析，综合考虑支护结构与土体的空间协同作用影响，分析了整体的变形特性。结果表明，采用地连墙结合圆环形内支撑能有效控制基坑的变形。

殷俊鹏，张啸等采用ABAQUS对某深基坑T型地连墙支护结构进行数值计算，结合实测数据，分析了T型地连墙在基坑开挖至稳定期内墙体水平位移变化规律。T型地连墙刚度相较于普通截面地连墙刚度有所增加，适用于变形控制严格的支护工程，同时指出规范设计方法采用完全弹性理论，计算偏安全。

CordingEJ对支护结构的刚度进行研究，分析其对支护结构的变形及周边环境的影响；Nicholson对围护结构的刚度、插入土中的深度等对基坑变形的影响进行了分析，指出刚度及插入比的提升对围护结构变形有着积极影响。

李明广，徐安军等采用FLAC3D对下穿铁路路基及地铁车站的某交通枢纽深基坑进行三维数值计算，研究开挖引起的基坑支护结构的变形特性，本构模型采用Mohr-Coulomb模型。结合实测数据指出，采用增加地连墙深度、厚度及坑内加固的措施，能有效控制支护结构的变形。

罗海燕，杨双锁等采用正交试验对影响深大基坑支护设计与施工的主要因素，如地下连续墙的刚度与插入比、内支撑间距以及一次开挖深度等进行分析，采用ABAQUS对太原某地铁车站深基坑支护结构的稳定性进行模拟分析，并采用MATLAB对深基坑变形与各因素间进行多元回归分析。

王永鹏，杨双锁等采用FLAC3D建立深基坑的三维数值模型，对地下连续墙的插入比进行研究，分析其对基坑支护结构的变形及地表沉降的影响。研究表明地连墙插入比受地层条件的影响很大，插入比在一定范围内能有效控制地表最大沉降量。

许树生，侯艳娟等对采用FLAC3D对天津地铁6号线金钟街站深基坑进行数值计算，土体采用修正剑桥模型。分析得出：在变形控制能力方面，地下连续墙的厚度较插入比的作用更大，增加支护体系的刚度对于变形控制有积极的影响。

李劭晖，徐伟结合实际工程数据分析，总结了嵌岩地下连续墙受力变形特性，指出嵌岩深度及地连墙厚度对支护结构变形的影响，基岩顶面地连墙会出现应力集中现象，地下连续墙在嵌岩部分出现很大的负弯矩。

（二）基坑支护模型构建的研究现状

Duncan和Chang利用有限单元法分析了基坑开挖时的周围土体应力、应变，提出了经典的Duncan-Chang模型。Clough和Rourke]针对大量的工程实例，将经

王桂平和刘国彬采用考虑时空效应的有限元法，分析了土体的时空特性及其土体参数、土抗力系数取值问题，反映了土体的复杂性。

袁聚云，叶朝汉等将比奥固结理论结合土体各向异性弹塑性模型，采用考虑土体各向异性的有限元弹塑性模型分析了深基坑开挖过程中挡土结构的受力与变形情况。

赵寿刚，常向前等认为弹性地基杆系有限单元法具有概念清楚、计算步骤简易及计算所需的参数少等优点。

刘红军和贾永刚采用弹性抗力有限元法分析了基坑支护结构的设计计算，认为相比于传统的静力平衡法，弹性抗力有限元法能够较好的处理支护结构与土体的变形协调关系。

刘红军，董淑云和刘红军，郑建国等认为平面应变有限元分析方法考虑了桩土接触界面及桩土的协调作用，可以有效的解决桩土接触问题，并且还可以不断调整桩距、桩径来满足不同开挖阶段弯矩、应变变化的协调性。

孙学奎提出条分法有限单元法，该方法考虑了土的本构模型及土与结构的相互作用，具有有限单元法的优点，同时能够控制计算精度等优点。

陈水梅，兰国冠等采用有限差分法对某地铁车站进行研究，分析基坑施工中土体的变形及地下连续墙的受力与变形特征。

李泽，薛龙等采用有限差分数值软件建立三维基坑模型，模拟结果与经典方法的计算结果较为符合；同时利用有限差分法对基坑开挖施工过程进行模拟，分析支护结构的变形情况。

程雪松，郑刚等采用有限差分法、离散元法等对排桩支护结构局部失效情况进行模拟，分析了悬臂排桩局部失效造成的连续破坏机理。

郑刚，程雪松等采用离散元法模拟基坑垮塌的情况，同时提出了基于支护结构局部破坏情况的冗余度分析方法，研究了支撑结构端部连接方式对结构的冗余度的影响。

蔡浩采用离散元法针对卵石层中支护结构的位移及转动情况进行分析，研究了卵石基坑上的压力分布情况，同时分析桩的受力变形、支撑轴力与周边环境影响。

Day认为在进行平面有限元分析时，采用梁单元模拟截面厚度较小的围护墙，其计算结果较实体单元模拟的结果更加精确。

Finno对采用有限元分析基坑支护结构的变形，重点研究了本构模型以及边界条件的的选择等对计算结果的影响，为同类型地质条件下的基坑计算提供了参考。

郭海柱，张庆贺对深基坑数值模拟中，土体与结构的接触面模型进行探讨，结合实测数据分析，指出采用薄层单元和摩擦接触模型计算结果与实际较吻合，而采用弹簧单元和直接接触模型模拟的效果较差。郭海柱，张庆贺等采用时间硬化幂函数法则与Drucker-Prager屈服破坏准则耦合的蠕变模型，能够反映基坑施工过程中的时间效应。

刘国彬，黄院雄等提出简化形式的基坑回弹量计算方法，能够考虑基坑开挖深度与开挖面积、基坑放置时间、围护结构的插入比以及超载等因素对基坑回弹的影响。

Y.B.Hu等研究了基于熵值法的BP-ARMA混合模型在预测基坑圈梁位移中的应用，该混合模型在基坑圈梁位移的精确预测中表现良好，并具有实际参考意义。

采用传统的计算方法显然不能够反映支护结构的复杂性、不能描述基坑实时动态施工过程、也不能合理确定基坑施工对周边环境的影响，随着计算方法与计算技术的发展，近年来，数值模拟在基坑工程中得到了广泛的应用。对于数值模型而言，在如何确定材料参数、如何确定桩土相互作用、如何结合区域经验建立合理的数值模型等方面还有等进一步研究。

二、^范文提纲

摘要

1绪论

1.1研究背景和意义

1.2研究现状

2.深基坑支护结构相关论述

2.1.概述

2.1.2深基坑的概念和特点

2.1.2支护结构的概念

2.2深大基坑支护结构类型

2.2.1支护结构选取原则

2.2.2支护结构类型

2.3深基坑支护结构形式与设计

2.3.1.深基坑支护结构的形式

2.3.2.深基坑支护结构的设计

2.4深基坑支护结构施工

2.4.1.施工组织设计（或施工方案）的管理

2.4.2.施工质量的控制与检查

2.5.深基坑支护结构监测

2.5.1.监测方法、对象、内容

2.5.2.监测要点及要求

2.5.3.监测频率和报警值

3支护结构性状分析

3.1环形内支撑平面结构及布置形式分析

3.2支撑结构竖向布置分析

3.3桩身插入比的分析

4工程实例

4.1工程简介

4.2基坑支护方案及特点分析

4.3数值模拟

4.4结果分析

5结论

致谢

参考文献

三、参考文献

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