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大面积土方工程对既有桥梁路基及土体的扰动行为研究
| 论文题名： | 大面积土方工程对既有桥梁路基及土体的扰动行为研究 |
| 关键词： | 土方工程;基坑开挖;桥梁路基;数值模拟 |
| 摘要： | 随着中国经济的发展与社会公共基础设施的建设，愈来愈多的工程将在邻近既有建、构筑物的环境下进行施工。在这一过程中需要建设单位充分考虑到施工对已有建筑物的影响，准确地衡量和估计其效应，并尽可能采取相关措施消弭这部分影响，以保证既有工程体系的运营安全。本文以某桥梁工程附近大型土方工程项目为背景，讨论大面积土方工程施工对邻近土体环境以及桥梁路基的影响，本论文研究的项目位于典型的深层软土区。场地内广泛分布的厚层软土具有天然含水量高、压缩性高、强度低、渗透性低的特点。在场地地基土中，上部土层主要由杂填土、平原填土、粉质粘土、粘性淤泥、砂质粉土等软土组成，工程物理力学性能较差;中部粘性土层以淤泥质粘性土和粘性土为主，局部夹薄层粘性粉土，无砂质土层，压缩模量低，易引起较大侧向变形;下部为砂土、碎石土层，局部含粘性土层。经研究，得到了如下成果: (1)通过对经典弹性力学解的运用，讨论土方工程施工对临近环境的影响。分别以布辛奈斯克解和明德林解为基础，分析了堆载和基坑开挖对邻近土体环境的位移影响，采用小应变线性叠加原理，分析并计算了本工程下土方工程对路基处水平位移的影响。 (2)采用有限差分软件FLAC3D建立了三维数值模型，分析了堆载和基坑开挖对邻近既有桥梁路基及土体环境的影响，并从保证桥梁安全的角度出发，研究了搅拌桩加固对基坑开挖影响的隔绝作用。通过参数敏感性分析，讨论了桩心与路基距离、桩深、加固宽度对加固效果的影响。结果表明:①桩心与路基的距离越大，在基坑开挖时，对临近的桩基保护效果越好，因此，在正式施工时，建议令桩心与基坑边紧邻，远离路基一侧。这样既可以减少搅拌桩施工对路基的影响，还可以在后续基坑开挖过程中加大对路基的保护效果。②桩深对加固效果的影响并非是单调的，15m桩深以及5m桩深的加固效果要优于10m桩深。③加固宽度对路基水平和竖向位移的影响规律并不相同。对于路基水平位移，路基宽度20m时，保护效果最好;对于竖向位移，则是路基宽度40m时，保护效果最好。 (3)通过现场监测，得到了基坑开挖和堆载对邻近路基环境的真实影响，并将结果与数值模拟、理论分析结果进行了对比，得到了比较好的一致性，验证了理论分析的合理性和有效性，得到了土方工程施工对邻近环境影响的一般性规律。结果表明:①基坑开挖使路基向靠近施工区域一侧偏移，同时伴随有沉降现象;②堆载使路基向远离施工区域一侧偏移，其沉降与隆起取决于堆载的尺寸及与路基之间的距离。 |
| 作者： | 王梓任 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 吴国辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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