基坑开挖引起地面沉降研究.doc

基坑开挖引起地面沉降研究



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摘要:城市基坑开挖引起的地面沉降是城市管理、建设需要注意的关键性问题,具有出现的范围广泛、发生灾害后果恶劣等基本特点。根据对国内外文献的检索与参考发现,地面沉降的方式分为土体固结引起的沉降、孔隙水体渗流引起的地面沉降、围护结构变形引起的沉降、坑底回弹引起的沉降、支撑拆除引起的土体向内变形沉降。
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关键词:分析方法;机理研究;沉降监测
近年来由于轻轨交通的运量大,速度快,耗时短的特点,到2016年年底,全国已经建成大约2500公里的轨道里程。由于国务院放开了轨道交通建设的审批门槛,所以各大城市也在紧锣密鼓的加紧各自城市的城市轨道交通的建设步伐。但是由于南北方的天然地质条件有相当大的差别,在这种无差别式的发展模式下,必定会引起较为严重的岩土工程问题。
1 计算分析方法
有限元法
有限元法的关键思维是把一个连续的整体划分为若干个子单元,并通过节点之间的相互连接作用,组成一个组合整体,对于其内部的每个单元都采用一个近似的函数来表示,并且最后表示出整个求解区域的未知变量,再通过原始数学模型的分析,建立要求解未知量的微分方程,再表示为矩阵方程,最后得到原始问题的解答。有限元法有其自身不可替代的优越性:(1)几何模型适用性:其内部单元可以是不同的几何形状。(2)物理问题适用性。(3)严格理论之上的可靠性。(4)计算机计算的高效性。
地层损失法
地层损失法采用的是弹性地基粱法,地层损失法最先用于隧道地面沉降的计算,其损失量为开挖土体的体积与隧道体积的差值,并通过这个差值大小来确定地层损失率,进而估计地面沉降的大小。而现今的基坑开挖中,也极为广泛的得到运用,把围护结构侧向的位移围城面积与地面沉降的面积之比值关系,求得地面的沉降。
估算法
(1)时空效应法:通过工程实践的证明在基坑开挖支撑中,由于基坑开挖会使得土体被暴露于空气中,进而使得时间会影响坑体的稳定性和变形变位,甚至当开挖基坑的尺寸大小较大时,这种时空效应会更加的明显。(2)稳定安全系数法:在此法的最关键性结果是认为,基坑底部抗隆起安全系数、支护结构最大水平位移、地面最大沉降,这三者存在一定的关系,从而通过彼此的关系进行实践性运用,解答实际问题。
2 沉降机理及影响因素
地面沉降是一个由多方面因素耦合的结果,既有人为的因素也有自然的灾害因素,地下结构的开挖、土体自然固结、荷载变化再压缩、地下水位开采变动、降雨引起的渗流力作用、海平面的上升等都是沉降不可忽视的重要因素。
?土自重压密固结
地面沉降量随着时间增长而增大,在软土和人工填土等空隙较大、压缩性较强、承载能力较低的地区,会发生土体在自身重力的作用下,土体排除自身水分、颗粒重新排列的作用,使得土越趋密实,使得地面不可避免的发生沉降。
地下开采过量沉降
地下水位开采会引起土体的原始应力的有效应力发生变化,进而推进土体的再次固结变形,而松散土体颗粒的变形是由于土体内部本来就存在