论文总字数：28540字

摘 要

随着城市地下空间的开发利用，大量建筑垃圾和废弃渣土的处理不当引起了一系列的环境问题甚至是滑坡等灾害，对人们的生产生活造成了一定的破坏与威胁，且对建筑资源造成了极大地浪费。具体以南京浦口区临江路段综合管廊施工开挖为例，使用有限元软件Midas GTS建立三维有限元模型，模拟了基坑开挖及渣土堆载的过程，探究了渣土在基坑附近不同位置堆载对基坑周边地面沉降及支护结构受力变形的影响，评价渣土堆载对基坑稳定性的影响。同时，本文对比分析国内外建筑垃圾和渣土的处理及回收利用的现状，并介绍几种已有的处理方式，结合固化处理探讨利用水泥基材料固化利用基坑工程渣土的可能。具体试验采用正交法设计，比对硅酸钠、硫酸钙、粉煤灰三种激发剂结合水泥在三种水平下对土体7天、14天、28天养护后无侧限抗压强度的交互影响，得出最佳掺量。并使用回归分析，优化试验结果，得到实际最佳掺量值。改良土体，已达到土体可以再次被利用，提高建废弃渣土资源回收率的目的。

关键词：有限元，堆载，正交设计，固化试验，回归分析

Abstract

With the development and utilization of urban underground space, the improper disposal of a large amount of construction waste and waste dregs has caused a series of environmental problems and even disasters such as landslides, causing certain damage and threats to people's production and life, and causing damage to construction resources. It's a great waste. Take the construction excavation of the comprehensive pipeline corridor at the Linjiang section of Pukou District in Nanjing as an example, the finite element software Midas GTS was used to create a three-dimensional finite element model, which simulated the process of excavation of the foundation pit and the loading of the slag, and explored the slag in the foundation pit. The effects of heap loading at different locations on the ground settlement around the foundation pit and the stress deformation of the support structure were evaluated to evaluate the impact of the debris loading on the stability of the foundation pit. At the same time, this article compares and analyzes the status quo of treatment and recycling of construction waste and muck at home and abroad, and introduces several existing treatment methods. In combination with curing treatment, the possibility of using cement-based materials to solidify and utilize dregs for foundation pit construction is discussed. The specific test was designed by orthogonal method. Compared with the three activators of sodium silicate, calcium sulphate and fly ash combined with cement, the unconfined compressive strength of the soil after curing for 7 days, 14 days and 28 days under three levels was compared. The interactive effect, the best dosage. And use regression analysis to optimize the test results to obtain the actual best dosage value. The improved soil has reached the goal that the soil can be used again to increase the recovery rate of waste land resources.

KEY WORDS: finite element，surcharge，orthogonal design，test of solidified material，regression analysis

目 录

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 3

1.2.1国外渣土处理政策及体系 3

1.2.2国内渣土处理问题 5

1.2.3渣土处理方式 6

1.3技术路线 7

第二章 渣土堆载对基坑周边土体位移影响 8

2.1有限单元法介绍 8

2.2有限元软件 Midas GTS介绍 8

2.3工程概况 8

2.4模型概况 9

2.5 模拟结果及分析 11

第三章 渣土堆载对基坑开挖支护风险评价 15

3.1基坑支护形式 15

3.2渣土堆载对钢板桩的影响 15

3.3渣土堆载对支撑的影响 21

3.4本章小结 23

第四章 固化材料试验研究 24

4.1试验基础介绍 24

4.2试验结果及分析 24

4.2.1 7天无侧限抗压强度 25

4.2.2 14天无侧限抗压强度 27

4.2.3 28天无侧限抗压强度 31

4.3本章小结 34

第五章 总结 35

致 谢 36

参考文献 37

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

伴随着我国国民经济的快速发展，城市人口数量也逐年增加，政府对于城市的建设投资力度也逐渐加大。对城市地下空间进行开发和利用也是在城市发展过程中非常重要和必要的。而在建设中所必须面对的一个问题就是建筑垃圾和废弃渣土的处理问题。建筑废弃渣土主要包括在建筑工程、装饰工程、养护工程的过程中所产生的建筑垃圾和工程渣土。来源广泛、种类繁多和成分性能差异大等特点成为处理建筑垃圾和废弃渣土的主要难题。

在城市地下空间的开发过程中，必然会产生大量的废弃渣土，且此类弃土总量会随着城市地下建设越来越多。同时，地面建筑在建设、装修过程中也会产生各种建筑废料。建设所产生的这些建筑垃圾可占到城市垃圾总量的30%-40%，并且近年来总量在以平均每年10%的速度增长^[1]。且在我国现代化进程中，基坑渣土相对于原始意义上的建筑垃圾（废弃建筑材料如：砖石、废弃混凝土等）比重不断提高，在未来会成为地下空间利用及城市建设过程的一大阻碍。

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