论文题目：某深基坑开挖安全稳定性分析及支护优化研究
摘要：随着我国城市建设步伐的加快,城市人口密度快速增长,地面可用空间日趋减少,交通、环境、服务等问题不断显现,城市地下空间应用愈加广泛。深基坑开挖作为城市地下空间工程开发的关键环节,安全问题时有发生,因此,对开挖过程安全稳定性进行合理分析及对支护体系进行优化研究有重要的工程实用价值。本文以合肥市大学城西广场深基坑工程项目为例,使用有限元软件Midas GTS/NX对基坑开挖支护过程进行数值模拟,分析深基坑开挖过程中支护体系的水平位移、内力变化、周边地表的沉降变化情况,并进行现场监测。对比分析数值模拟和工程实测结果,验证数值模拟结果的准确性和可靠性。针对深基坑现场存在的问题,采用锚索支护代替斜撑支护,并设计正交试验,通过数值模拟试验对深基坑支护体系进行优化分析,探究在不同锚索参数组合下,分析桩—锚索混合支护体系对深基坑的支护体系水平位移、周边地表的沉降量等变化,得到最优桩—锚索参数组合支护方案,并将优化的支护方案在现场进行了施工,进一步验证了该支护方案的切实可行性,也为类似工程提供参考依据。得出如下主要结论:（1）通过对本工程的基坑开挖过程进行现场监测,将监测数据进行处理分析,结果表明:随着开挖深度的增加,桩身水平位移先增大后减小,在桩深度为5.5m位置附近达到最大;桩顶水平位移在基坑边中部达到最大,阴角处较小;基坑周边地表沉降距离基坑由近到远沉降值先增大后减小,在距离基坑（6～10）m附近达到最大;斜撑轴力随着开挖工况的进行,轴力值增量逐渐减小,最后趋于稳定。（2）运用有限元软件Midas GTS/NX对基坑开挖各工况进行三维建模数值模拟,结果表明:桩身的水平位移随着开挖深度先增大后减小;桩顶水平位移在基坑边中部处达到最大;周边地表沉降值随着距离基坑边越远是先增大后减小,在距离基坑边10m附近沉降量达到最大;斜撑轴力随着开挖深度的增加,轴力增量先增大后减小。（3）将模拟结果与监测结果进行对比分析,结果表明:支护桩桩身水平位移、桩顶水平位移、周边地表沉降、斜撑轴力,变形趋势均相似,且均在20%允许误差范围之内,验证了该数值模拟结果是合理的。（4）通过设计5因子3水平正交试验,采用数值模拟进行分析,结果表明:锚索直径及其预应力对深基坑安全稳定性影响较为显著,最优参数组合方案为围护桩桩距1.9m,桩径0.9m,锚索预应力80k N,直径210mm,角度15°。并将最优方案结果与原支护方案的结果进行对比分析,得出优化支护体系能有效提高深基坑安全稳定性。图[63]表[17]参[62]
关键词：深基坑工程;有限元模拟;现场监测;正交试验
学科专业：工程硕士（专业学位）
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外深基坑研究现状
1.2.1 国外深基坑研究现状
1.2.2 国内深基坑研究现状
1.3 深基坑支护技术研究进展
1.3.1 深基坑支护技术研究现状
1.3.2 深基坑支护技术优化及发展
1.3.3 深基坑支护存在的问题
1.4 研究内容与技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
第二章 深基坑支护结构安全稳定性理论研究
2.1 引言
2.2 深基坑变形分析
2.2.1 围护结构变形
2.2.2 地表沉降
2.2.3 深基坑抗隆起
2.3 深基坑破坏影响因素分析
2.3.1 施工因素
2.3.2 支护结构形式与参数设计因素
2.3.3 土方开挖方式及开挖周期因素
2.4 深基坑支护结构优化分析
2.4.1 支护结构优化基本依据
2.4.2 支护结构优化原则及方法
2.5 本章小结
第三章 深基坑工程支护与监测
3.1 工程实例
3.2 场地水文及地质条件
3.2.1 工程水文条件
3.2.2 工程地质条件
3.2.3 工程周边环境
3.3 深基坑支护方案
3.3.1 深基坑支护方案
3.3.2 深基坑支护施工说明
3.3.3 深基坑工程施工步序
3.4 深基坑监测方案
3.4.1 监测目的与意义
3.4.2 监测设备
3.4.3 监测预警值
3.4.4 监测内容
3.4.5 监测网点布置
3.5 监测数据分析
3.5.1 周边地表沉降数据分析
3.5.2 桩顶水平位移数据分析
3.5.3 桩身水平位移数据分析
3.5.4 斜撑内力数据分析
3.6 本章小结
第四章 深基坑开挖支护数值模拟分析
4.1 引言
4.2 MIDAS GTS/NX有限元软件简介
4.3 模型的建立
4.3.1 模型的基本情况
4.3.2 基本假设
4.3.3 模型参数
4.3.4 模型荷载及边界条件
4.3.5 基坑开挖工况模拟
4.4 桩及斜撑混合支护体系数值模拟结果分析
4.4.1 周边地表沉降模拟分析
4.4.2 桩身水平位移模拟分析
4.4.3 桩顶水平位移模拟分析
4.4.4 斜撑内力模拟分析
4.5 现场监测结果与数值模拟结果对比分析
4.5.1 周边地表沉降对比分析
4.5.2 桩水平位移对比分析
4.5.3 斜撑轴力对比分析
4.6 本章小结
第五章 支护方案优化及正交试验分析
5.1 引言
5.2 锚索参数化分析
5.2.1 锚索参数设计方案
5.2.2 开挖支护工况
5.2.3 锚索支护结构模型图
5.2.4 数值模拟结果分析
5.3 基坑安全稳定性敏感性分析
5.3.1 单因素分析
5.3.2 多因素分析
5.4 正交试验设计理论
5.4.1 极差分析
5.4.2 方差分析
5.5 基于正交试验在支护结构参数优化中的应用
5.5.1 正交试验的步骤
5.5.2 正交试验优化设计
5.5.3 试验结果
5.5.4 结果极差分析
5.5.5 结果方差分析
5.6 优化前后基坑安全稳定性分析
5.6.1 周边地表沉降对比分析
5.6.2 桩身水平位移分析
5.6.3 桩顶水平位移分析
5.6.4 坑底隆起分析
5.6.5 实际工程应用
5.7 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果