狭小空间大规模深基坑施工对周边环境影响研究

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随着城市地下空间建设进程的不断发展,我国深基坑工程数量与规模也随之迅速扩大。在基坑工程施工过程中,地下水位变化以及基坑开挖引起的土体与内部支护结构相互作用往往对基坑周边环境造成一定影响,例如,基坑底部回弹问题、基坑周边地表沉降问题、基坑挡土墙侧斜及变形问题以及基坑周边既有建筑物沉降及倾斜问题等。本文通过构建大规模深基坑有限元分析模型,利用数值分析的方法并结合现场监测数据,对狭小空间内大规模深基坑施工对基坑周边环境影响的几个主要问题开展了分析研究。主要内容包括如下几个方面:1.通过构建无工程桩或支护结构的基坑有限元分析模型,模拟不同土体物理力学指标对基坑坑底回弹变形的影响机理;考察不同施工开挖深度、不同开挖面积及工程桩存在与否等因素对基坑坑底回弹变形的影响,并研究不同因素的影响规律:对比分析基于有限元计算的数值解和基于经验公式的数值解析解的结果,通过引进支护结构修正系数的概念,对于无法考虑工程桩或支护结构的规范法公式和理论法公式等现行解析方法进行了修正完善。2.基于深圳市车公庙地区典型土层条件,建立了土—围护结构—内部支撑共同作用的三维有限元分析模型,同时考虑基坑施工过程中的降水与土体分步开挖等施工步骤,对基坑工程过程进行仿真模拟。在此基础上分析了非均质土中大规模深基坑施工过程对基坑周边地表沉降、基坑挡土墙侧斜和变形、以及周边既有建筑物沉降及倾斜等环境影响,并对其变形性状及形变大小进行量化分析研究。3.对深圳市车公庙深基坑工程变形以及周边环境影响进行了现场测试与分析研究,监测内容包括基坑挡土墙的侧斜变形、基坑周边地表沉降变形以及既有建筑物沉降变形。通过对数值分析结果与现场测试结果的对比分析显示二者具有良好的一致性,说明建立的数值分析模型适合基坑工程的施工过程分析。在此基础上,进一步分析了基坑开挖引起的周边建筑物的空间沉降与倾斜变化。
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