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复合地层地铁基坑稳定性及支护参数优化研究
| 论文题名： | 复合地层地铁基坑稳定性及支护参数优化研究 |
| 关键词： | 地铁基坑;修正剑桥模型;破坏概率;灰色关联分析-组合赋权法;参数优化;水平变形 |
| 摘要： | 近年来，中国的交通拥堵问题日益严重，许多城市选择修建地铁来缓解这一现状。地铁基坑作为地铁建设中重要的一环，尤其是在地质条件复杂的复合地层中进行施工，具有相当大的难度。基坑周围环境十分复杂，一旦发生事故将造成恶劣的社会影响；同时，基坑支护保守造成的资源浪费也引起了人们的注意。为此，本文依托柳州市地铁1号线双龙站地铁基坑，通过现场监测、数值模拟、理论分析等手段，从变形和可靠度两个角度对地铁基坑的稳定性进行研究，并采用优化方法对基坑支护参数进行了优化。本文的主要内容及研究成果如下： (1)结合现场监测数据以及FLAC3D数值模拟结果，总结了地铁基坑施工过程中支护桩水平变形、地表沉降以及坑外深层土体变形的规律；在已有解析解的基础上，应用微分思想和叠加原理，推导了围护墙任意变形模式下土体水平位移的简化解析解，并证明了该解析解的合理性及工程实用性。 (2)采用点估计法与强度折减法的联合方法，对地铁基坑的三个主要工况进行可靠度分析，并探讨了基坑几何参数和土体参数对基坑失效概率的影响规律。结果表明，基岩埋置深度对基坑失效概率有明显的影响，当基岩埋深大于临界深度后，基岩的存在对失效概率的影响已不明显；随着支护桩入土深度的增加，失效概率不断减少，但无需过多增加支护桩的入土深度；当内摩擦角介于10°~20°时，失效概率对内摩擦角的变化较敏感，在工程设计中应确保内摩擦角均值的取值准确性；失效概率随着粘聚力、内摩擦角的变异系数增加而变大，但相比之下，粘聚力变异系数对失效概率的影响更明显。 (3)确定了基坑支护结构优化设计的设计变量、优化目标以及约束条件，设计了五因素五水平的正交试验，并利用数值模型计算了25种不同的支护方案的力学响应；采用灰色关联分析-组合赋权法对正交试验的试验结果进行处理，确定了一组最优支护参数组合。优化方案与原方案相比，工程造价降低了约13.5%，支护桩水平位移最大值减少了约27.0%，地表沉降最大值减少了约18.1%。 |
| 作者： | 黄宗辉 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 吴波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广西大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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