邻近建筑群对既有基坑及隧道的影响研究及智能监测装置研发

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地铁工程为城市建设节约了大量可开发空间,但日益扩大的地铁工程规模,势必导致邻近建筑物对既有基坑及隧道产生影响。为了得到邻近建筑群对既有基坑及隧道的破坏机理、破坏过程、破坏形式及极限破坏荷载,并探究随着邻近建筑群荷载的增大,各工程监测值变化之间的关系,以帮助城市地铁基坑及隧道结构在工作时保持安全状态,本文进行了深入的研究,随后针对地铁施工过程中传统监测方法的缺陷,本文研发了一种新型土体位移智能监测装置,以对装置预设风险值报警的方式,实现非人工监测手段,并通过试验验证了此装置的使用功能。主要研究工作及结论如下:(1)本文针对邻近建筑群对既有基坑及隧道影响这一问题,采用自制的室内模型试验装置,分别建立四种工况进行试验。首先对试验结果进行总结,得到在应变、沉降、土压力三者并存条件下既有基坑和隧道在上方建筑群的荷载作用下的破坏机理、破坏过程、破坏形式及极限破坏荷载,同时对每组试验得到的数进行分析,得到在每种工况下基坑及隧道模型的应变、沉降和土压力变化的规律,通过控制变量对比法得到砂土和黏土对试验结果影响的区别。随后对每组试验中模型结构最先产生极限荷载破坏点位的荷载-位移数据、应力应变数据和土压力-沉降数据进行非线性拟合得到基坑及隧道模型的荷载位移关系和沉降与土压力之间的关系,并构建试验模型的本构方程,为下一步进行数值模拟研究做准备。(2)本文运用数值模拟的方法,在ABAQUS有限元软件中,针对上述模型试验四种工况进行计算分析,所得结论与室内模型试验所得相吻合,验证了本文研究所得的理论对实际工程具有实际的指导意义,同时也验证了本文所构建的试验模型材料本构方程的可适用性,最后从隧道直径和基坑深度两种影响因素入手,分别得到了这两种影响因素在邻近建筑群对既有基坑及隧道影响中的作用规律。(3)本文通过分析传统监测方式的缺点,确定本次研发智能监测装置的设计需求,随后开始对本次土体位移智能监测装置进行设计,确定此装置的三个部分分别为数据采集装置、数据判断装置和报警装置,并分别为三个部分进行设计与制备,确定数据采集装置中的外壳尺寸和材料和传感器固定方式及布置点位,数据判断装置中所需要的设备和运行模块,以及报警装置运行方式,将三个部分进行组装得到本次研发的土体位移智能监测装置。最后通过将此装置代入砂土隧道模型试验中,验证其使用功能。
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