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1、硕士学位论文答辩硕士学位论文答辩2本文研究的背景和意义本文研究的背景和意义1论论文组成文组成测试方案测试方案2现场测试分析现场测试分析3有限元数值模拟分析有限元数值模拟分析4结论与建议结论与建议53地下工程地下工程 的兴建的兴建 堵堵 基坑事基坑事故频发故频发1. 1. 研究背景研究背景研究现状研究现状4国内外研究现状国内外研究现状国外国外国内国内Farmer&Attewell研究基坑地研究基坑地连墙的开连墙的开挖对周边土体的影响挖对周边土体的影响Gourvenec&Powrie研究了地研究了地连墙施工连墙施工时的空间效应时的空间效应Powrie &Kantartzi通过通过离心机模型试离心机

2、模型试验模拟地连墙施工过程验模拟地连墙施工过程Peck根据大量基坑监测数据研究得出根据大量基坑监测数据研究得出了了Peck公式公式徐中华等通过监测报告数据研徐中华等通过监测报告数据研究了究了围护墙的水平位移规律围护墙的水平位移规律刘建航院士等通过对软粘土地刘建航院士等通过对软粘土地区深基坑工程的实践与实验研区深基坑工程的实践与实验研究了究了基坑开挖的时空效应基坑开挖的时空效应李佳川通过三维有限元研究了李佳川通过三维有限元研究了基坑的地表沉降基坑的地表沉降 目前测试只重视数据采集，轻视数据分析和反馈，仅仅满足于简目前测试只重视数据采集，轻视数据分析和反馈，仅仅满足于简单分析，不能结合施工对监测成

3、果进行充分、深入的理论分析。单分析，不能结合施工对监测成果进行充分、深入的理论分析。52. 2. 本文研究的意义本文研究的意义基坑事基坑事故频发故频发堵堵地下工程地下工程的兴建的兴建 通过基坑测试和模拟通过基坑测试和模拟计算来研究其受力变形计算来研究其受力变形规律，对设计方案合理规律，对设计方案合理性进行验证，并在基坑性进行验证，并在基坑开挖过程中及时发现异开挖过程中及时发现异常，从而确保基坑的施常，从而确保基坑的施工安全。工安全。研究现状研究现状6第二章第二章 工程概况和测试方案工程概况和测试方案 2.1 工程概况工程概况2.2 测试方案测试方案本文研究的背景和意义本文研究的背景和意义1隧道

4、明挖基坑工程概况和测试方案隧道明挖基坑工程概况和测试方案2隧道明挖基坑的现场测试分析隧道明挖基坑的现场测试分析3隧道明挖基坑有限元数值模拟分析隧道明挖基坑有限元数值模拟分析4结论与建议结论与建议57湖东东路道路工程总体布局湖东东路道路工程总体布局 1900m 1900m 1650m 1650m 210m 210m 2.1 工程概况工程概况2.1.1工程简介工程简介第二章第二章 工程概况和测试方案工程概况和测试方案 8晋安河西端基坑，晋安河西端基坑，h=15m,a=60m,b=25m晋安河东端基坑，晋安河东端基坑，h=16m,a=150m,b=25m92.1.2工程地质及水文条件工程地质及水文条

5、件 基坑所在区域有杂填土、粘土、淤泥、砂质基坑所在区域有杂填土、粘土、淤泥、砂质粘性土。粘性土。土层土层名称名称天然容重天然容重（kN/m3)压缩模量压缩模量（MPa）内聚力内聚力（kPa）内摩擦角内摩擦角（度）（度）桩侧土摩阻力桩侧土摩阻力（kPa）地基承载力基本地基承载力基本容许值（容许值（kPa）杂填土杂填土17.00812.0090110粘土粘土18.254.7531.0813.7245.00120140淤泥淤泥15.841.8810.406.8515.0045砂质砂质粘性土粘性土18.104.1429.6621.905560200220基坑土层物理力学参数基坑土层物理力学参数10井型

6、钢构架立柱井型钢构架立柱钢支撑钢支撑围护桩围护桩围檩围檩2.1.3 基坑围护结构和支撑方案基坑围护结构和支撑方案第二章第二章 工程概况和测试方案工程概况和测试方案 112.2.1测试项目测试项目2.2 2.2 测试方案测试方案 围护结构水平位移；围护结构水平位移； 冠梁水平位移；冠梁水平位移； 基坑外地表沉降；基坑外地表沉降； 钢支撑轴力；钢支撑轴力； 土层水平位移；土层水平位移； 地下水位；地下水位；122.2.2 2.2.2 测点的布置测点的布置1.冠梁与混凝土支撑水平位移测点的布设冠梁与混凝土支撑水平位移测点的布设冠梁反射片的布设冠梁反射片的布设 采用反射片进行布设，满足精度，简单易行。

7、采用反射片进行布设，满足精度，简单易行。混凝土支撑反射片的布设混凝土支撑反射片的布设反射片反射片13基坑冠梁水平位移测点布置图基坑冠梁水平位移测点布置图 第二章第二章 工程概况和测试方案工程概况和测试方案 142.2.地表沉降测点的布设地表沉降测点的布设 钻孔法布设地表沉降点，测点水平间距钻孔法布设地表沉降点，测点水平间距30m。沉降测点示意图沉降测点示意图 地表沉降测点的布设地表沉降测点的布设 15地表沉降测点布设图地表沉降测点布设图 第二章第二章 工程概况和测试方案工程概况和测试方案 163.3.土层和桩体水平位移测点的布设土层和桩体水平位移测点的布设174.4.钢支撑轴力测点的布设钢支撑

8、轴力测点的布设 基坑自上基坑自上而下有三道而下有三道钢支撑，将钢支撑，将每一断面相每一断面相应的三个轴应的三个轴力作为一个力作为一个测试断面。测试断面。钢支撑轴力测试点纵断面图钢支撑轴力测试点纵断面图第二章第二章 工程概况和测试方案工程概况和测试方案 18基坑轴力测点断面布设图基坑轴力测点断面布设图195.5.地下水位测点的布设地下水位测点的布设 基坑水位测试点通过钻孔法进行布基坑水位测试点通过钻孔法进行布设，并加盖保护设，并加盖保护 。水位测点水位测点第二章第二章 工程概况和测试方案工程概况和测试方案 20基坑水位测试点平面图基坑水位测试点平面图 212.2.3 2.2.3 测试的频率和报警

9、值测试的频率和报警值测试项目测试项目测试频率测试频率累计变形预警值累计变形预警值变形速率预警值变形速率预警值正常正常异常异常土层位移土层位移1次次/天天2次次/天天0.4%H，且，且45mm2mm/天天桩体位移桩体位移1次次/天天2次次/天天30mm2mm/天天地下水位测试地下水位测试1次次/天天2次次/天天1000mm连续连续3天天50cm/天天支撑轴力测试支撑轴力测试1次次/天天2次次/天天60%N地表测试地表测试1次次/天天2次次/天天0.15%H，且，且25mm2mm/天天周边房屋测试周边房屋测试1次次/天天2次次/天天10mm1mm/天天基坑测试频率和报警值基坑测试频率和报警值第二章

10、第二章 工程概况和测试方案工程概况和测试方案 安全等级，土体性质，环境条件安全等级，土体性质，环境条件22本文研究的背景和意义本文研究的背景和意义1隧道明挖基坑工程概况和测试方案隧道明挖基坑工程概况和测试方案2隧道明挖基坑的现场测试分析隧道明挖基坑的现场测试分析3隧道明挖基坑有限元数值模拟分析隧道明挖基坑有限元数值模拟分析4结论与建议结论与建议523第三章第三章 隧道明挖基坑现场测试分析隧道明挖基坑现场测试分析冠梁水平位移随基坑开挖深度的变化曲线图冠梁水平位移随基坑开挖深度的变化曲线图 1.1.冠梁测试数据分析冠梁测试数据分析 施工工况施工工况 242.2.围护桩测试数据分析围护桩测试数据分析

11、 围护桩随工况变形曲线围护桩随工况变形曲线 一次开挖一次开挖二次开挖二次开挖三次开挖三次开挖（1）随着开挖，逐渐变大，最大值开挖面。（）随着开挖，逐渐变大，最大值开挖面。（2）最终稳定，）最终稳定，最大值桩中部，设计标高上最大值桩中部，设计标高上2m处。（处。（3）工况二，）工况二，812m变形变形明显，暴雨。明显，暴雨。252.1.2.1.围护桩变形规律分析围护桩变形规律分析第三章第三章 隧道明挖基坑现场测试分析隧道明挖基坑现场测试分析262.2 2.2 对桩体测斜的校验对桩体测斜的校验 为了确保桩体测斜数据的有效性，通过收为了确保桩体测斜数据的有效性，通过收敛测量对桩体测斜点敛测量对桩体测

12、斜点ZCX3与与ZCX4进行校核。进行校核。 膨胀钩膨胀钩收敛计收敛计27工况工况测量值测量值累计累计变化值变化值测点测点zcx3位移位移测点测点zcx4位移位移累计累计变化值变化值收敛与收敛与测斜差测斜差差值与差值与测斜比测斜比工况一工况一24900.926.082.60 2.85 5.450.6311.56%工况二工况二24896.9310.074.70 5.49 10.19-0.121.18%工况三工况三24890.7516.256.20 9.80 16.000.251.56%工况四工况四24889.8117.197.40 11.00 18.40-1.216.58%工况五工况五24888

13、.5918.418.60 11.15 19.75-1.346.78%不同工况测斜值与收敛值对比表（不同工况测斜值与收敛值对比表（mm）收敛测试收敛测试测斜测试测斜测试第三章第三章 隧道明挖基坑现场测试分析隧道明挖基坑现场测试分析28测斜与收敛测试变化对比图测斜与收敛测试变化对比图 292.3 2.3 桩体测斜曲线的拟合桩体测斜曲线的拟合 由上图看出，在桩深由上图看出，在桩深523m的范围内呈抛物线，因的范围内呈抛物线，因此用一元二次式来进行拟合。此用一元二次式来进行拟合。 第三章第三章 隧道明挖基坑现场测试分析隧道明挖基坑现场测试分析围护桩随工况变形曲线围护桩随工况变形曲线 30取取将测斜值带

14、入定义矩阵（将测斜值带入定义矩阵（1）和（）和（2）：）：（1）（2）31可得：可得：将将 、 和和 带入拟合矩阵表达式带入拟合矩阵表达式 得矩阵方程组（得矩阵方程组（3 3）：）： TAAy210ccc2 .366192 .2329164=解矩阵方程解矩阵方程3最终得：最终得：2*22093. 001957.2128661. 6xxxy）（yAACATT第三章第三章 隧道明挖基坑现场测试分析隧道明挖基坑现场测试分析（3）32桩体测斜测试点拟合值与实测值对比图桩体测斜测试点拟合值与实测值对比图333.3.土体水平位移测试数据分析土体水平位移测试数据分析 测点测点TCX1土层水平位移变化曲线图土

15、层水平位移变化曲线图 测点测点TCX6土层水平位移变化曲线图土层水平位移变化曲线图 第三章第三章 隧道明挖基坑现场测试分析隧道明挖基坑现场测试分析344.4.地表沉降测试数据分析地表沉降测试数据分析 第三章第三章 隧道明挖基坑现场测试分析隧道明挖基坑现场测试分析354.1 开挖对纵向地表沉降的影响分析开挖对纵向地表沉降的影响分析 基坑外围纵向地表沉降随基坑开挖时间的变化曲线图基坑外围纵向地表沉降随基坑开挖时间的变化曲线图 选取测点选取测点D4，D9，D16和和D23分析（分析（1）随开挖变化均匀，）随开挖变化均匀，D23后期后期明显大于另三个。（明显大于另三个。（2）第三道拆除前后，地表明显。

16、）第三道拆除前后，地表明显。36第三章第三章 隧道明挖基坑现场测试分析隧道明挖基坑现场测试分析第三道钢支撑拆除前后地表测点变化表第三道钢支撑拆除前后地表测点变化表 钢支撑拆除后地表有了较大的沉降，占地表总钢支撑拆除后地表有了较大的沉降，占地表总沉降量的沉降量的33.1%42.6%，因此在第三道换撑或拆，因此在第三道换撑或拆除时，预防措施，加强监测，确保安全。除时，预防措施，加强监测，确保安全。374.2 4.2 基开挖对横向地表沉降的影响分析基开挖对横向地表沉降的影响分析 横向地表沉降随基坑开挖时间的变化曲线图横向地表沉降随基坑开挖时间的变化曲线图 第三章第三章 隧道明挖基坑现场测试分析隧道明

17、挖基坑现场测试分析 选取地表沉降测点选取地表沉降测点D24D28进行分析，进行分析，S分分别为别为1m，4m，7m，10m，13m。38横向地表最终沉降随离基坑距离不同的变化曲线图横向地表最终沉降随离基坑距离不同的变化曲线图395.轴力测试分析及施作时机的研究轴力测试分析及施作时机的研究 5.1 测试数据分析测试数据分析 5.2 钢支撑施作时机研究钢支撑施作时机研究第三章第三章 隧道明挖基坑现场测试分析隧道明挖基坑现场测试分析40基坑断面基坑断面6钢支撑轴力随开挖变形图钢支撑轴力随开挖变形图5.1 测试数据分析测试数据分析415.2 5.2 钢支撑施作时机研究钢支撑施作时机研究测点测点1234

18、56789测斜值（测斜值（mm）3.523.954.214.975.335.626.166.526.85轴力值（轴力值（kN）136012731322116410801120880726530轴力预警值（轴力预警值（kN） 150015001500150015001500150015001500轴力占预警值轴力占预警值的百分比（的百分比（%）90.6784.8788.1377.6072.0074.6758.6748.4035.33围护桩测斜值和相应支撑轴力值表围护桩测斜值和相应支撑轴力值表第三章第三章 隧道明挖基坑现场测试分析隧道明挖基坑现场测试分析42437.7.水位测试数据分析水位测试数据

19、分析 晋安河东端基坑水位测试点变形曲线图晋安河东端基坑水位测试点变形曲线图第三章第三章 隧道明挖基坑现场测试分析隧道明挖基坑现场测试分析44本文研究的背景和意义本文研究的背景和意义1隧道明挖基坑工程概况和测试方案隧道明挖基坑工程概况和测试方案2隧道明挖基坑的现场测试分析隧道明挖基坑的现场测试分析3隧道明挖基坑有限元数值模拟分析隧道明挖基坑有限元数值模拟分析4结论与建议结论与建议545第四章第四章 基坑有限元数值模拟分析基坑有限元数值模拟分析 4.1 深基坑开挖模型的建立深基坑开挖模型的建立 4.2 数值计算结果分析数值计算结果分析 4.3 模拟计算数据与测试数据对比分析模拟计算数据与测试数据对

20、比分析 464.1 4.1 深基坑开挖模型的建立深基坑开挖模型的建立计算参数的确定以及网格的划分计算参数的确定以及网格的划分 名称名称层厚层厚（m）密度（密度（gcm-3）弹性模量弹性模量（MPa）泊松比泊松比 粘聚力（粘聚力（kPa）内摩擦角内摩擦角（0）杂填土杂填土5.01.838.00.373011.5淤泥淤泥4.01.956.50.48169.6粘土粘土4.02.038.50.373517.7砂质粘性土砂质粘性土3.02.457.00.311023.0第四章第四章 基坑有限元数值模拟分析基坑有限元数值模拟分析 4748495051525354本文研究的背景和意义本文研究的背景和意义1隧

21、道明挖基坑工程概况和测试方案隧道明挖基坑工程概况和测试方案2隧道明挖基坑的现场测试分析隧道明挖基坑的现场测试分析3隧道明挖基坑有限元数值模拟分析隧道明挖基坑有限元数值模拟分析4结论与建议结论与建议555第五章第五章 结论与建议结论与建议 1. 结论结论56572. 建议建议58专家质询问题专家质询问题基坑端部基坑端部基坑端部基坑端部致致 谢谢栀子花开，毕业在即。栀子花开，毕业在即。回顾求学，感恩惟多。回顾求学，感恩惟多。施老授导兮，铭记于心。施老授导兮，铭记于心。治学严谨兮，深受熏陶。治学严谨兮，深受熏陶。人生赐教兮，永生难忘。人生赐教兮，永生难忘。求是两年，初见经纶。求是两年，初见经纶。吾师

22、示教，实启求真。吾师示教，实启求真。施老李老，谆谆教导。施老李老，谆谆教导。百忙敛时，指导科研。百忙敛时，指导科研。实验同仁，受益颇多。实验同仁，受益颇多。助学助研，不以言谢。助学助研，不以言谢。由师相扶，思睿观通。由师相扶，思睿观通。门人相助，知至知终。门人相助，知至知终。悟学真谛，实践于人生。悟学真谛，实践于人生。与吾同行，其必有师。与吾同行，其必有师。满怀谢意，拙文难书。满怀谢意，拙文难书。唯揣之于心，若金之稀贵。唯揣之于心，若金之稀贵。然入社后，勿忘求是。然入社后，勿忘求是。兼总条贯，拓宽胸襟。兼总条贯，拓宽胸襟。创新于未来，树吾之风采。创新于未来，树吾之风采。桥梁与隧道工程硕士论文答辩桥梁与隧道工程硕士论文答辩62边界条件：边界条件：限制基坑侧壁限制基坑侧壁XY方向上的位移以及基坑底部方向上的位移以及基坑底部Z方向上的位移。方向上的位移。XYZ