浅谈水工地下厂房大空间开挖变形特性及控制研究

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1、重庆大学硕士学位论文水工地下厂房大空间开挖变形特性及控制研究姓名：何朝凤申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：刘东燕2010-04中文摘要摘要近年来，随着中国经济的快速发展，地下工程的建设日新月异，竖井在地下工程中的应用也越来越多。在竖井的开挖过程中，不可避免的出现变形与稳定性问题。本文以地下泵站竖井开挖为研究对象，主要做了以下几个方面的工作：首先，本文总结了国内外地下工程研究发展现状，提炼出地下工程研究中的热点问题：地下工程开挖过程中的变形问题。在地下工程开挖过程中，变形计算及变形控制是研究的重点之一，然而，地下结构物与周围岩土体是由多种介质组成的高度复杂的空间系统，其变形和安全

2、性受到诸多因素的综合影响。如何在保证工程自身稳定的同时，有效地控制地下结构物周围岩土体的移动以满足其使用要求和维护附近环境的安全，已成为人们的共识。本文利用Flac3D有限差分软件对竖井开挖过程进行模拟，对竖井开挖后周围的围岩位移场进行模拟分析，绘出位移变形曲线，对安全经济合理的设计进行指导。接着，系统地阐述和分析了竖井开挖过程的变形计算理论、力学性态和特点。并把经典的计算理论和有限差分法结合起来，得到本文的理论基础。然后，以深圳某地下泵站竖井开挖为依托，分析了竖井施工过程的围岩位移和地表沉降的特性。初步得到一些结论：①井壁的短边方向水平位移和长边方向水平位移的变形曲线不相同，短边方向

3、位移的最大值发生在井壁最上端；而长边方向最大水平位移发生在井壁中上部，呈现两头小，中间大的“鱼肚形”。②井壁的水平位移在开挖至18m时已基本完成，后期的施工对其影响较小。③地表沉降曲线呈现“凹槽形”和“三角形”，这与深基坑开挖地表沉降规律一致。最后，在对地下泵站竖井开挖工程模拟的基础上，进一步研究探讨竖井开挖变形的影响因素，通过模拟分析得到以下结论：①初始应力对竖井开挖变形与有着重要影响，初始水平应力越大，其开挖变形也越大；②围岩的材料参数对竖井开挖变形影响重大，材料的弹性模量越大，其开挖变形就越小，且变形量与弹性模量有着良好的反比例关系；③时间效应对竖井开挖变形有明显的影响作用；④空

4、间效应也是竖井开挖变形的重要影响因素。在此基础上，提出了竖井开挖的变形控制理论。关键词：水工地下厂房，竖井开挖，变形特性，数值模拟I英文摘要ABSTRACTInrecentyears,withtherapiddevelopmentofChineseeconomy,constructionsofundergroundengineeringchangewitheachpassingdayandmoreandmoreshaftshavebeenappliedtoundergroundengineerings.Inprocessofshaft’sexcavation,theproblemoft

5、ransformationandstabilityisunavoidable.Theexcavationofshaftinundergroundpumpstationastheobjectofstudyinthistext,severalaspectsofworkhavebeendoneasbelow.Aboveall,itsummarizesthedevelopmentofthecurrentstateofundergroundprojectshomeandabroad,especiallysomefocusproblemsofdeformationduringtheexcavati

6、onoftheundergroundproject.Intheprocessofundergroundproject’sexcavation,thedeformationcalculationanddeformationcontrolisoneofthekeypoints.However,undergroundstructureandrockandsoilmassesarecomprisedofkindsofmediuminhighlycomplexspacesystem.Thetransformationandsafetyaresyntheticallyinfluencedbymul

7、tiplefactors.It’sbeencommonviewthathowtoensureprojectsstabilitythemselvesandcontrolthedisplacementofundergroundstructureandrockandsoilmasseseffectivelyatthesametime.Thedesignofsafety,economyandrationalizationmustbeattainedth