论文总字数：26057字

摘 要

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摘要

进入二十一世纪，随着我国城市化进程的不断加快，交通压力也在慢慢提升，地铁作为一个主要在地下运行的交通工具，分担了很大一部分的城市地面交通压力；地铁站一般是深度和规模都很大的地下空间工程，而且地铁站的修建位置大多数位于城市市区，周围环境复杂，常有高层建筑和城市市政管线在其周围，所以在地铁深基坑开挖支护的施工过程中，应当注意围护结构施工对基坑变形和周围环境的影响。

地铁基坑一般是属于深基坑范畴；作为一种优质的围护结构，地下连续墙越来越多地被应用在地铁深基坑中。地下连续墙的最大水平侧向位移能够很好的反映基坑开挖支护施工过程对基坑变形和周围环境的影响，因此研究地连墙墙体的变形规律和地连墙的最佳嵌固深度对指导深基坑支护的设计具有一定帮助；本文主要工作如下：

1. 简单介绍常州地铁五角场站的工程勘察资料；结合工程地质资料和基坑的支护方案，利用abaqus软件模拟地铁站深基坑开挖支护过程，得到在现有嵌固深度下的墙体侧向变形值；并对围护结构的变形规律进行分析。
2. 对基坑开挖的建模过程和abaqus这款有限元分析软件进行简单的叙述，主要提出建模过程中应该注意的要点；并将软件运行结果与实际监测资料进行对比，验证该研究方法的可行性。
3. 在已有插入比的基础上改变嵌固深度，将不同嵌固深度下的模型计算结果进行对比，研究出墙体最大水平侧向变形值的规律，选出该模型的最佳嵌固深度并进行基坑稳定性验算，给其他深基坑支护方案设计提供参考。

关键词：基坑开挖；地下连续墙；abaqus；数值模拟；墙体变形

Abstract

In the 21st century, with the acceleration of urbanization process in China, traffic pressure is also rising slowly. As a major underground vehicle, the subway has shared a large part of the urban ground traffic pressure. The subway station is generally a deep and large-scale underground space project, and the construction location of the subway station is mostly located in and around the urban area. Because of the complex environment, there are often high-rise buildings and municipal pipelines around them. Therefore, attention should be paid to the influence of the construction of retaining structure on the deformation of foundation pit and the surrounding environment.

Metro foundation pit generally belongs to the category of deep foundation pit; as a high-quality retaining structure, diaphragm wall is more and more used in deep foundation pit of metro. The maximum horizontal lateral displacement of diaphragm wall can well reflect the influence of foundation pit excavation and support construction process on foundation pit deformation and surrounding environment, so it is helpful to study the deformation law and the optimal embedded depth of diaphragm wall to guide the design of deep foundation pit support.

1. Briefly introduce the engineering investigation data of Wujiaochang Station of Changzhou Metro; combined with engineering geological data and foundation pit support scheme, use ABAQUS software to simulate the excavation and support process of deep foundation pit of Metro Station, get the lateral deformation value of wall under the existing embedded depth; and analyze the deformation law of enclosure structure.
2. The modeling process of foundation pit excavation and ABAQUS finite element analysis software are briefly described, and the main points that should be paid attention to in the process of modeling are put forward. The results of software operation are compared with the actual monitoring data to verify the feasibility of the research method.
3. On the basis of the existing insertion ratio, change the embedded depth, compare the results of model calculation under different embedded depth, study the law of maximum horizontal lateral deformation value of the wall, select the best embedded depth of the model and check the stability of the foundation pit.

Key words: foundation pit excavation; diaphragm wall; abaqus; numerical simulation; wall deformation

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1.研究背景与意义 1

1.2.研究现状分析 2

1.2.1.基坑支护技术的类型 2

1.2.2.围护结构设计理论 4

1.2.3.深基坑变形规律分析研究 7

1.2.4.嵌固深度对围护结构和周围土体的影响 8

1.3.本文的主要内容及方法 9

第二章 五角场站深基坑环境条件和支护设计方案 10

‍2.1.工程概况 10

2.1.1.工程概况 10

2.1.2.周围环境情况及管线 10

2.2.工程地质和水文地质概况 11

2.2.1.工程地质条件 11

2.2.2.水文地质条件 13

2.2.3.特殊土层情况 13

2.3.基坑支护设计 14

2.3.1.基坑设计依据 14

2.3.2.基坑支护方案 14

2.4.本章小结 16

第三章基坑开挖过程的有限元分析 17

3.1.有限元软件abaqus简介 17

3.2.深基坑开挖支护过程建模过程 17

3.2.1.计算部件的建立 17

3.2.2.材料参数选取 18

3.2.3.施工过程模拟 20

3.2.4.土体与地连墙、地连墙与支撑的接触模拟 21

3.2.5.建立初始地应力场、定义荷载和边界条件 22

3.2.6.有限元网格划分 22

3.3.本章小结 24

第四章 地连墙插入深度分析研究 25

4.1.原插入比模型计算结果与现场检测结果的对比分析 25

4.1.1.地连墙水平侧向位移 25

4.1.2.与现场监测结果的对比 26

4.2.不同插入比对地连墙变形影响对比分析 28

4.3.基坑稳定性验算 30

4.3.1.整体稳定性验算 31

4.4.本章小结 33

第五章 结论与展望 34

5.1.研究结论 34

5.2.研究展望 34

参考文献 35

致 谢 36

第一章 绪论

1.1.研究背景与意义

进入二十一世纪新时代后，我国城市化速度渐渐加快，城市附近人口不断向城市迁移，人口密度增大，人均车辆增加，导致地面交通压力剧增，阻碍了我国城市化进程的步伐，制约了我国的经济发展；合理开发地下空间，使有限的地面空间创造出更多的价值，成为了提高城市土地利用率的有效途径。

地铁作为地下交通工具，主要在地面下运行，能很好地缓解地面交通压力，提高城市土地的利用率；在地铁、地下商场等地下设施的建设中，深基坑的开挖是首要应该注意的问题。经过多年的发展，基坑设计和施工技术水平大大提高，软土地区基坑施工过程中本身的安全得到了足够的保障，转而应该研究基坑施工过程所产生的环境效应。在一二线城市中，地铁深基坑周围往往环境复杂，常布有道路、管线和建筑物群，所以基坑开挖过程中应该注意对周围环境的影响。围护结构的变形是导致基坑周围土体移动和地表沉降的首要原因^[1]，它的变形能很好的反映出施工过程中对基坑变形和周围环境的影响程度；由于水土压力等荷载作用的方向是水平的，所以围护结构变形主要是水平位移；因此对于深基坑而言，围护结构最大水平侧向变形值是确定基坑开挖支护施工质量的重要参数之一。

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