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原文传递超深工作井基坑施工力学行为及结构响应研究

论文题名：	超深工作井基坑施工力学行为及结构响应研究
关键词：	隧道工作井;深基坑工程;施工技术;地下连续墙;内撑支护;荷载作用;变形规律
摘要：	随着我国现代化建设的快速发展，深基坑工程的数量越来越多，开挖深度和规模越来越大，其设计难度也越来越高。在深基坑设计中土压力的计算是核心问题，土压力计算得是否准确合理对基坑工程的安全性和经济性有着直接关系，因此，土压力的计算模式是目前急需解决和研究的前沿问题，目前规范中采用弹性支点法进行支护结构计算，该方法将作用在墙背的土压力视为不变荷载，多步开挖时，墙背在同一工况中所受土压力保持恒定，即土压力不随位移的改变而改变，同时不考虑土与挡墙的共同工作，规范中所述方法与实际不符，因此有必要研究超深基坑土压力动态变化规律，探索超深基坑新的设计思路与方法。盾构工作井基坑需要满足盾构拼装、始发、吊装等要求，其坑边短时荷载作用频繁，施工条件更加复杂，而设计过程中将短时荷载简化为永久荷载，使得支护结构的设计值与实际值偏差较大，因此我们有必要对短时荷载作用下深基坑支护结构的内力演变特征和变形规律进行更深入、系统的研究，这也将成为深基坑支护设计计算发展的重要组成部分和新的生长点。　　本文以济南黄河隧道工程南、北岸超深工作井基坑为研究背景，基于现场实测数据，以理论分析为基础，研究了超深基坑动态土压力的形成及变化规律；通过现场试验与数值模拟相结合的方式，研究了地下连续墙+内撑支护结构在短时荷载作用下的受力及变形规律，得到了一些可用于指导设计、施工的结论，主要研究内容和成果如下：　　1、通过理论分析和现场实测相结合的方法，研究了超深基坑施工过程中地下连续墙墙体弯曲变形和基坑开挖对动态土压力变化的影响，指出了常规基坑墙后土压力计算模式的不足之处。　　2、以朗肯土压力理论为基础，考虑到土压力沿基坑深度的非线性分布，采用六次多项式拟合地下连续墙实测深层水平位移变化曲线，进行墙后土压力反演计算，探究基坑施工过程中，动态土压力的形成过程，以及土压力随基坑开挖深度和地下连续墙墙体弯曲变形的动态变化规律。　　3、通过现场实测的方法对济南黄河隧道南岸、北岸工作井基坑的连续墙+内撑支护结构进行研究，对南岸工作井基坑制定详细的智能化监测方案，通过全向实时位移管，钢筋计，轴力计对地下连续墙，砼支撑，钢支撑进行实时监测，并结合详细的施工工况，对监测数据进行处理和分析，得出了粉黏土地层中，地下连续墙+内撑支护结构在短时荷载作用下的受力及变形规律：短时荷载作用位置对地连墙变形影响较大，在短时荷载移除后，地下连续墙会出现“回弹”现象，实测结果显示，地下连续墙变形恢复量可达30.6%~54.6%，且变形越大，恢复量越小，变形越小，恢复量越大。　　4、基于有限元数值模拟的方法，进行了地下连续墙+内撑的支护结构施工过程分析以及短时荷载作用下的力学响应分析研究，对地下连续墙，砼支撑，钢支撑的变形及内力计算结果进行分析，总结其在开挖过程中和短时荷载作用下的变化规律，数值模拟结果与实测结果基本吻合，通过数值模拟来探究坑边短时荷载作用规律切实可行。
作者：	王浩
专业：	建筑与土木工程
导师：	刘俊岩;张亮亮
授予学位：	硕士
授予学位单位：	济南大学
学位年度：	2020
正文语种：	中文