开题报告

毕业设计(论文)开题报告

题目：超大基坑地下连续墙支护稳定性分析

学部 城建学部 专业 土木工程（交建 ）

2014年 3月 4 日

一、毕业设计（论文）综述（毕业设计的题目背景、目的和意义） 1.1题目背景 近些年来，随着我国经济和基础设施建设的快速发展，城市轨道和高层建筑大批兴建，发展趋势是基础埋深加大，平面布置更大更复杂，与周围建筑物联系更加紧密。城市地下空间的开发利用，使得基坑面积和开挖深度越来越大，因此，传统基坑支护方式面临深度与广度的挑战。经过几十年的发展，地下连续墙的技术已经相当成熟。墙体刚度大，用于基坑开挖时，可承受很大的土压力，极少发生地基沉降或塌方事故，地连墙已经成为超大基坑和深基坑支护工程中必不可少的挡土结构。地下连续墙支护在超大基坑中的应用正正在人们的不断实践探索中发展起来 。而超大基坑地下连续墙费用较高、施工难度大导致支护稳定性则直接关系到基坑的安全和经济效益。本设计正是对超大基坑地下连续墙支护的稳定性进行分析，从而得出最需要关注的影响因素。 本文针对正在修建的武汉地铁二号线工程王家墩东站，车站主体基坑深度标准段约为16.21m，换乘段约为24.61m，采用明挖法分期施工，主体结构一般地段采用0.8m厚（换乘处采用1.0m厚）C30钢筋砼连续墙结合内支撑系统围护结构。利用有限元分plaxis并结合现场实测值，就支护结构体的入土深度、整体刚度及基坑内支撑轴力的大小三个关键因素对稳定性的影响进行分析。 1.2目的和意义 各种城市轨道主体站工程与超大型地下建筑都要开挖基坑，一些基坑可直接开挖或放坡开挖，但当基坑深度较深，放坡不便时，可以采用基坑支护。过去支护比较简单，也就是钢板桩加井点降水，一般能满足基坑安全施工，而对于超大型深基坑已不能满足要求，近几年来随着我国综合国力的提升，城市轨道和超大型地下建筑物的修建，基坑体量和深度的增大，对支护技术的发展和质量、经济的平衡提出挑战。而对于应用如此广泛的地下连续墙其在超大基坑中支护稳定性分析就显得尤为重要。 1.3国内外相关研究情况 经过几十年的发展，地下连续墙的技术已经相当成熟，其中日本在此项技术上最为发达，已经累计建成了1500万平方米以上，目前地下连续墙的最大开挖深度为140m，最薄的地下连续墙厚度为20cm。1958年，我国水电部门首先在青岛丹子口水库用此技术修建了水坝防渗墙，到2013年为止，全国绝大多数省份都先后应用了此项技术，估计已建成地下连续墙120万~140万平方米。地下连续墙已经并且正在代替很多传统的施工方法，而被用于基础工程的很多方面。在它第1页

的初期阶段，基本上都是用作防渗墙或临时挡土墙。通过开发使用许多新技术、新设备和新材料，现在已经越来越多地用作结构物的一部分或用作主体结构，2003年到2013年前后更被用于大型的深基坑工程中。 二、本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 2.1研究的主要内容 根据武汉地铁二号线工程王家墩东站设计基坑和围护结构图纸情况及其使用任务和性质，在确定地连墙支护方案的基础上，建立模型，利用有限元分析软件plaxis，就支护结构体的入土深度、整体刚度及基坑内支撑轴力的大小三个关键因素对稳定性的影响进行分析。确定出影响基坑稳定最为关键的因素，并且确定基坑破坏的安全系数及临界技术，并作为后期监测及监控的主要控制目标。 2.2拟采用的研究方案 （方案一）采用稳定性分析的常用的有限元分析软件PLAXIS进行有限元分析。建立有限元分析模型，并分状况进行破坏性模拟；比如可以计算在良好工况了基坑破坏时地连墙的侧向位移分析。破坏情况可以分为改变地连墙的人土深度即墙长；改变地连墙的刚度直到坑壁土体发生滑动破坏；改变支撑轴力直至基坑发生整体稳定破坏。 根据破坏性模拟机基坑失稳标准的模拟核算，计算出影响基坑稳定最为关键的因素，并且确定基坑破坏的安全系数及临界技术，并作为后期监测及监控的主要控制目标。 进入施丁周期后需要对深基坑施工工程的工况进行监护，发现较大条件的变更，则需要重新进行工况模拟及有限元计算，保证基坑稳定性分析的科学性。 （方案二）采用MIDAS/Civil建立地下连续墙模型，分析地下连续墙稳定性方案：比较支护结构体的入土深度、整体刚度及基坑内支撑轴力的大小对地下连续墙的影响，具体做法如：下改变地连墙的人土深度即墙长；改变地连墙的刚度直到坑壁土体发生滑动破坏；改变支撑轴力直至基坑发生整体稳定破坏。从而得出最关键的影响因素 上述二种方案各有优缺点，从易用性、专业性和综合结果的误差等进行综合考虑，拟选用“采用稳定性分析的常用的有限元分析软件PLAXIS进行有限元分析”方案。 2.3研究方法和措施 根据土力学所学，结合武汉地铁二号线工程王家墩东站相关资料，建立模型。确定荷载，包括土压力、水压力等；采用有限元理论，根据PLAXIS模型数据结合施工过程实际数据进行分析，得出最相关影响因素。 第2页

三、预期成果 设计说明书一册，包括稳定性设计说明书及支护结构分析计算书； 施工图若干张，包括围护结构图，地质剖面图，结构细部详图等 四、本课题研究的重点及难点，前期已开展工作 （1）重点：支护模型的建立，支护模型的计算，关键因素的选择 （2）难点：模型建立、内力计算、稳定分析并且由上述计算为依据选择最重要的影响稳定性的因素 （3）前期已开展的工作：了解和收集相关的资料，研究工程地质勘察报告；根据报告选择建模方案。 五、完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写） 土质分析及方案规划 第3周-第4周 连续墙模型的建立 第5周-第7周 各个变量因素的的计算 第8周-第 10周 各个变量因素比选 第11周-第14周 绘制结构图 第15周-第17周 答辩 第18周 第3页

附件： 参考文献 [1] 彭社琴，超深基坑支护结构与土相互作用研究[c] 成都理工大学，2009.5 [2] 杨庆年， 武汉地铁车站深基坑变形特性分析[c] 华中科技大学，2010.10 [3] 王晓谋.赵明华，李境培 基础工程[M].北京：人民交通出版社，2010.9 [4] 叶振国，彭文波 水力学与桥涵水文[M].第2版.北京：人民交通出版社，2011.7 [5] 赵明华，俞晓，王怡荪.土力学与基础工程[M].第3版.武汉：武汉理工大学出版社，2011.7 [6] 罗晓辉.白世伟.深基坑大变形耦合分析与数值模拟[c].中国科学院武汉岩土力学研究所，2003.6 [7] 陈文.软土深基坑支护设计[J].建筑，2011

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