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大降深降水地铁基坑支护结构受力机理及变形预测研究
| 论文题名： | 大降深降水地铁基坑支护结构受力机理及变形预测研究 |
| 关键词： | 地铁深基坑;渗流-应力耦合;变形规律;基坑稳定性;变形估算 |
| 摘要： | 地铁车站基坑因其开挖深度大、周边环境复杂、场地狭小等特点，有着严格的安全要求。不同地区土质有着显著差异，基坑变形及受力规律也不尽相同，而在传统设计中围护结构设计大多依赖于地区工程经验，导致部分基坑设计存在安全隐患，或者设计过度追求安全，造成不必要的浪费。西安作为黄土地区首个建造地铁的城市，对于地铁车站基坑的研究较多集中于湿陷性黄土地层，而针对西安地下水埋深较浅的粉质粘土地层在大降深降水条件下的深基坑变形、受力规律鲜有研究。本文基于西安火车站北广场预留地铁车站工程，针对西安粉质粘土地层大降深降水深基坑，对基坑土体和围护结构变形、受力规律以及基坑稳定性进行研究，具有重要意义。 论文利用MidasGTSNX有限元软件，采用实测与模拟相结合的方法，建立基坑三维渗流-应力耦合模型，并验证模型的准确性；定量分析基坑开挖和降水过程中地表沉降、坑底隆起、围护结构水平变形、弯矩以及钢支撑轴力变化规律；通过建立忽略地下水作用的应力模型，对比分析地下水对基坑的影响，主要结论如下： （1）采用强度折减法计算基坑稳定性安全系数，与传统设计中瑞典条分法所得安全系数对比，验证了强度折减法中交点判定法的准确性；通过基坑及围护结构最大变形和稳定性安全系数分析发现，原设计方案下基坑安全储备过大，经济性较差，有待优化。 （2）采用单一变量分析法，基于西安火车站北广场预留地铁车站基坑，对不同土体参数和设计参数下基坑变形、受力及稳定性进行分析，利用敏感性分析法研究发现：粘聚力、墙体厚度对基坑变形及稳定性的影响最为显著。 （3）基于参数分析给出设计建议，对基坑原设计方案进行优化，从承载能力极限和正常使用极限两种状态对优化方案进行验证，结果表明：优化方案满足变形和稳定性要求，且具有一定的安全储备量。 （4）分别将地表沉降曲线视为正态分布和偏态分布函数，建立大降深降水基坑地表沉降估算公式，同时通过工程实例对比分析发现：正态分布函数更为符合大降深降水基坑地表沉降规律。 |
| 作者： | 何山 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 黄华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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