基于matlab的深基坑优化设计理论与应用-研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文过工程类比，吸收同行和专家的经验，进行支护方案和结构优化；在实施过程中，通过科学管理和严格施工工况及质量的前提下。以各种监测推测结果的反分析和实际开挖揭露的岩土特征，充分考虑时空效应，实行动态信息化全过程优化设计，最后才能获得满意的效果。深基坑的支护工程，采用何种支护方案，除了与基坑深度直接有关外，主要的是根据土质的好坏采用不同的支护方案。基坑支护工程包含挡土、支护、防水、降水、挖土等许多紧密联系的环节，如果其中某一环节失效，将会导致整个工程的失败。根据基坑工程事故的统计

2、分析，事故发生率较高，基坑工程事故竟占基坑总数的25％以上!而这些工程事故主要表现为支护结构产生较大位移、支护结构破坏、基坑塌方及大面积滑坡、基坑周围道路开裂和塌陷，与基坑相邻的地下设施交位以至于破坏，与相邻的建筑物开裂甚至倒塌等。给国家经济和人民生命财产造成不同程度的损失。所以在城市地区进行深基坑开挖支护，是当今土木工程最为复杂的技术领域之一，它不仅要保证基坑旌工过程中的土体稳定，而且要严格限制周边的地层位移以确保四周环境的安全。本课题研究的目的就是通过对深基坑支护不同方法和不同方案的比较研究

3、，建立合适的本构关系和数学模型，选择合适的参数，利用非线性有约束优化、多目标规划等方法对深基坑支护进行优化设计，并结合具体工程进行实践研究。1．2国内外研究现状嘲_【ll】，嗍深基坑的稳定和变形破坏理论最早产生于挡土墙和挖土的稳定分析。Terzaghi和Peck等人早在20世纪40年代就提出了预估挖方稳定程序和支撑荷载大小的总应力法，这一理论原理一直沿用至今，但已有了许多改进和修正。Bjerrum和Eide在20世纪50年代给出了分析深基坑底板隆起的方法。20世纪60年代开始在奥斯陆和墨西哥城软

4、粘土深基坑中使用仪器进行监测，此后的大量实测资料提高了预测的准确性，弗在20世纪70年代起，产生了相应的指导开挖的法规。从20世纪80年代初开始我国逐步进入深基坑设计与施工领域，在深圳地区的第一个深基坑支护工程率先应用了信息施工法，大大节省了工程造价。进入20世纪90年代以后，为了总结我国深基坑支护设计与施工经验，开始着手编制深基坑支护设计与施工的有关法规，现已编制了多部国家行武汉理【大学硕士学位论文业标准及地方的相关法规。我国深基坑工程的主要特点随着城市建设中高层、超高层建筑的大量涌现，深基坑

5、工程越来越多。同时，密集的建筑物、大深度的基坑周围复杂的地下设施，使得放坡开挖这一传统技术不再能满足现代城镇建设的需要，因此，深基坑开挖与支护引起了各方面的广泛重视。尤其是20世纪90年代以来，基坑开挖与支护问题已经和正在成为我国建筑工程界的热点问题之一，基坑工程数量、规模、分布急剧增加。经过十几年的发展，目前我国深基坑工程具有以下特点“1：①建筑趋向高层化，基坑向大深度方向发展；②基坑开挖面积大，长度与宽度有的达数百米，给支撑系统带来较大的难度：③在软弱的土层中，基坑开挖会产生较大的位移和沉降

6、，对周围建筑物、市政设施和地下管线产生严重威胁；④深基坑施工工期长、场地狭窄，降雨、重物堆放等对基坑稳定性不利；⑤在相邻场地的施工中，打桩、降水、挖土及基础浇注混凝土等工序会相互制约与影响，增加协调工作的难度；⑥支护型式的多样性。迄今为止，支护型式已经发展到数十种。主要有：钢板桩支护，地下连续墙，柱列式灌注桩排桩支护，内支撑和锚杆，土钉墙支护，深基坑工程的逆作法施工。深基坑技术的发展趋势：深基坑支护结构方案优选深基坑支护结构的设计与施工不同于上部结构。除地基土类别的不同外，地下水位的高低、土的物

7、理力学性质指标及周边环境等，都直接与支护结构的选型有关。支护结构型式选择合理，就能做到安全可靠、施工顺利、缩短工期，带来可观的经济与社会效益，可见支护结构形式的优化选择是深基坑支护技术发展的必然趋势。此外，为达到方案的最优化，有时根据地层土质的变化、基坑周围环境，也可采用更为灵活的组合支护方案。施工工艺上的发展趋势：①土钉墙方案的大量实施，使得喷射混凝土技术得以充分运用和发展。为减少喷射混凝土的囤弹量以及保护环境的需要湿式喷射混凝土将逐步取代干式喷射混凝土。②基坑向着深、大、周围环境复杂的方向发

8、展，使得深基坑开挖与支护的武汉理工大学硕士学位论文难度愈来愈大。受地下空间的限制，内支撑或新型锚杆(如可拆式锚秆、抗拔力较大的全程应力复合型锚杆)将逐渐得以推广运用。③为减少基坑工程带来的环境效应(如因降水引起的地面沉降)，或出于保护地下水资源的需要，有时基坑采用帷幕形式进行支护，除地下连续墙外，一般采用旋喷桩或深层搅拌桩等工法构筑止水帷幕。目前，有将水利工程中防渗墙的工法引入到基坑工程中的趋势。④基坑降水时，为减少因降水引起的地面附加沉降或对临近建(构)筑物造成的影响，可采用井点回灌技术。⑤在