富水半成巖砂巖段深基坑工程周圍地表沉降的預(yù)測(cè)模型研究

為建立合理的基坑工程監(jiān)測(cè)變形控制基準(zhǔn)值,以天津站樞紐超深基坑為研究對(duì)象,根據(jù)基坑特點(diǎn)與環(huán)境控制要求,參照現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范和規(guī)程,采用工程類比法和基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析,提出了天津站基坑工程控制基準(zhǔn)建議,即地表沉降控制基準(zhǔn)值建議為30～35mm,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移控制基準(zhǔn)值建議為60～75mm,支撐內(nèi)力和土壓力控制基準(zhǔn)值建議分別采用65%f和60%～70%f(f為軸力或荷載設(shè)計(jì)值),以期為類似工程控制基準(zhǔn)的制定提供參考。

根據(jù)地層損失方法與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形曲線方程的結(jié)合,總結(jié)了基坑周圍位移場(chǎng)的變化規(guī)律,通過理論推導(dǎo)及部分假定,得出基坑外地表沉降的最大值計(jì)算公式。利用高斯函數(shù)擬合方法提出基坑外土體縱向變形曲線方程,與工程實(shí)例進(jìn)行了對(duì)比分析,驗(yàn)證其正確性,對(duì)類似工程具有指導(dǎo)和借鑒意義。

為研究基坑在開挖期間引起的地表以及地表上建筑沉降的規(guī)律,在理論分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合沈陽柳條湖站基坑現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),提出了地表沉降數(shù)值計(jì)算模型,并對(duì)計(jì)算模型中的參數(shù)進(jìn)行了分析.研究結(jié)果表明:考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移影響下建立起來的數(shù)值計(jì)算模型具有一定的合理性,能夠很好地預(yù)測(cè)基坑周圍地表的沉降趨勢(shì);基坑沉降計(jì)算模型的建立實(shí)現(xiàn)了定量地分析地表沉降問題,能夠準(zhǔn)確計(jì)算基坑周圍不同距離地表的沉降值.研究初步建立計(jì)算地表沉降的模型,有助于完善沈陽地區(qū)地鐵車站設(shè)計(jì)施工過程中地表沉降分析和預(yù)測(cè)的理論.

在實(shí)測(cè)資料和前人研究的基礎(chǔ)上,分析了軟土地區(qū)深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移值和墻后地表沉降的變化規(guī)律。對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移進(jìn)行二次曲線擬合,假設(shè)地表沉降曲線形態(tài)可用正態(tài)分布密度函數(shù)來描述,利用地層損失法計(jì)算各工況下墻后最大地表沉降,并與各工況下實(shí)測(cè)最大地表沉降比較,提出了軟土流變性對(duì)地表沉降規(guī)律的滯后影響。

淺談深基坑開挖周圍地表沉降的預(yù)測(cè)方法——深基坑開挖是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在支護(hù)加固以及變形控制不當(dāng)?shù)那闆r下，常會(huì)因邊緣地面沉降量超出設(shè)計(jì)值而危及周圍各種構(gòu)筑物的正常使用：如地下市政管線的破裂，周圍建筑物的傾斜等。本文總結(jié)并對(duì)比基坑開挖周圍地表...

為了預(yù)測(cè)深基坑工程施工前預(yù)降水誘發(fā)的地表沉降量,考慮到不同含水率狀態(tài)下土體重度存在差異,應(yīng)用大井法基坑降水原理,基于有效應(yīng)力原理和一維固結(jié)壓縮理論,計(jì)算降水區(qū)域單元土體的固結(jié)壓縮量；并通過隨機(jī)介質(zhì)理論方法預(yù)測(cè)基坑周圍的地表沉降量。以某基坑降水施工為背景,理論計(jì)算結(jié)果顯示:預(yù)降水導(dǎo)致基坑南側(cè)5m處地表沉降量達(dá)28.56mm；降水影響范圍為80m；與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值對(duì)比顯示兩者誤差小于10%,驗(yàn)證了研究思路的合理性。

地鉸施工段地表沉降預(yù)測(cè)是地鐵施工及周邊建筑物安全評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。結(jié)合某工程實(shí)例，運(yùn)用logistic模型分析了適用于基境地表沉降變形監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型，對(duì)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析和檢驗(yàn)。從而驗(yàn)證了誼模型應(yīng)用在地鐵車站基坑變形監(jiān)測(cè)中的可行性。基坑用邊地表沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果表明?；娱_挖會(huì)遺成一定范圍的地表沉降，對(duì)此提出相應(yīng)的保護(hù)措施。

以南昌某臨近運(yùn)營(yíng)鐵路的深基坑工程為背景,通過分析現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),探討了深基坑施工對(duì)周圍地表沉降的影響因素。結(jié)果表明:隨著時(shí)間和測(cè)距的增加,周圍地表的沉降量都呈先增大后減小的趨勢(shì)；本工程采用的增加灌注樁來進(jìn)行土體加固并限制土體的橫向移動(dòng)來進(jìn)行鐵路干線的加固隔離,起到了很好的作用；并且預(yù)軸力支撐的架設(shè),考慮基底的回彈隆起,利用時(shí)空效應(yīng)的施工均在一定程度上減小了周圍地表的沉降量。

軟土地區(qū)深基坑開挖引起周圍地表沉降分析——本文提出了按正態(tài)分布密度函散計(jì)算軟土地區(qū)探基坑開挖中由支護(hù)結(jié)構(gòu)變位引起周圍地表沉降值的公式。實(shí)例計(jì)算表明本文計(jì)算方法精度較高，對(duì)地表沉降預(yù)測(cè)有較強(qiáng)的實(shí)用性。

隨著我國(guó)城市化的發(fā)展進(jìn)程,高空和地下資源越來越多地被加以開發(fā)利用,尤其深基坑的開挖會(huì)不可避免地涉及到降水問題,對(duì)于高壓富水地層,這個(gè)問題顯得更加突出。深基坑開挖引起的降水以及對(duì)周圍地表沉降的影響已成眾多建筑專家關(guān)注的熱點(diǎn)問題,但是,目前還有很多工程實(shí)際問題沒有得到有效解決,需進(jìn)一步的探討。

基坑變形分析和周圍地面沉降的預(yù)測(cè)——通過分析基坑工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形規(guī)律和對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的側(cè)向位移數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)出基坑周邊地表沉降曲線，推導(dǎo)出地下工程施工對(duì)環(huán)境的影響規(guī)律，從而為基坑施工提供指導(dǎo)性依據(jù)，為城市建設(shè)中的環(huán)境保護(hù)提供保障。

簡(jiǎn)單地介紹了bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與灰色系統(tǒng)gm(1,1)模型原理,并利用matlab語言及其工具箱,結(jié)合某深基坑工程的地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)編制了預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)程序,實(shí)現(xiàn)了地表沉降數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。分析了這2種模型的預(yù)測(cè)結(jié)果。

深基坑工程對(duì)坑外地表沉降的影響,主要包含基坑開挖、基坑降水引起的地表沉降。文章通過對(duì)基坑開挖的有限元模擬及降水影響計(jì)算,分析了深基坑工程周邊地表沉降、沉降的組成、變化趨勢(shì),以及對(duì)周邊建筑沉降的影響。

目前,中國(guó)城市地下鐵道建設(shè)方興未艾,地鐵施工對(duì)周邊環(huán)境的影響不容忽視,而地鐵施工誘發(fā)地表沉降預(yù)測(cè)與控制是亟待深入研討的重要課題。針對(duì)地下鐵道施工誘發(fā)地表變形的特征和規(guī)律,提出了應(yīng)用logistic模型進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)的思想,詳細(xì)闡述了logistic模型的建立、參數(shù)估計(jì)、應(yīng)用框架及其檢驗(yàn)方法。結(jié)合北京地鐵10號(hào)線呼家樓車站西南迂回風(fēng)道拱頂處和設(shè)備通道施工引起地表豎直方向沉降的實(shí)測(cè)值,應(yīng)用logistic模型進(jìn)行模擬和理論預(yù)測(cè)以及模型檢驗(yàn)。logistic模型預(yù)測(cè)法原理簡(jiǎn)單,計(jì)算容易,通過與施工中的實(shí)際測(cè)量值對(duì)比,證實(shí)logistic模型預(yù)測(cè)法合理性和應(yīng)用價(jià)值。最后提出了logistic模型預(yù)測(cè)及應(yīng)用的進(jìn)一步深化研究方向。

對(duì)深基坑施工地表沉降預(yù)測(cè)時(shí)序問題進(jìn)行了分析,結(jié)合現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外研究成果,通過對(duì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié),并借助于模型計(jì)算,對(duì)深基坑施工地表沉降規(guī)律進(jìn)行了研究,以滿足實(shí)際施工需要。

目前國(guó)內(nèi)研究氣井產(chǎn)能預(yù)測(cè)方法有很多種,但針對(duì)超高壓裂縫性砂巖氣井產(chǎn)能預(yù)測(cè)方法卻很少,而且很多預(yù)測(cè)方法忽律了壓力敏感效應(yīng)對(duì)產(chǎn)能的影響。文中根據(jù)氣層滲流理論和裂縫性壓力敏感地層的特性,建立了適合于定壓內(nèi)邊界、封閉外邊界條件下超高壓裂縫性砂巖氣層的不定常滲流模型,并推導(dǎo)出了超高壓裂縫性砂巖氣層的不定常滲流模型的有限差分方程。通過計(jì)算確定了壓力敏感系數(shù)對(duì)產(chǎn)能曲線的影響,得到了確定超高壓裂縫性砂巖氣層壓力敏感參數(shù)的方法。通過塔里木某氣田高壓深層氣井的實(shí)例分析,得到了較好的分析結(jié)果,同時(shí)也驗(yàn)證該文所建立的超高壓裂縫性砂巖氣層的不定常滲流模型的正確性。

對(duì)深基坑工程帶來的環(huán)境問題進(jìn)行了分析,如支護(hù)變形、基坑回彈、基坑排水引起的沉降問題以及施工過程中的各種污染等,并提出了相應(yīng)的防治措施。

以武漢地鐵二號(hào)線虎泉站至名都站區(qū)間施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),運(yùn)用logistic時(shí)間函數(shù)模型,對(duì)由地鐵區(qū)間隧道開挖引起的地表沉降曲線隨時(shí)間變化規(guī)律進(jìn)行擬合分析。根據(jù)擬合結(jié)果,確定了該區(qū)間隧道開挖過程中沉降量logistic時(shí)間曲線的5個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)及3個(gè)未知參數(shù),從而建立了針對(duì)該區(qū)間隧道地面沉降的lo-gistic時(shí)間預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?將該模型用于預(yù)測(cè)得到了很好的預(yù)測(cè)結(jié)果。

以蘭州市城市軌道交通1號(hào)線一期工程第三系紅砂巖特殊地層中深基坑工程地下水處理為例,針對(duì)蘭州地區(qū)紅砂巖遇水易軟化、崩解、流塑性強(qiáng)、暴露地表易風(fēng)化等特性,首次提出了\"上降下截\"的地下水處理設(shè)計(jì)方案,總結(jié)深基坑開挖不同階段遇到的水文地質(zhì)問題,形成了在強(qiáng)風(fēng)化紅砂巖特殊地層中\(zhòng)"攔、截、堵、排、降\"的綜合處理措施,以期指引類似地層的設(shè)計(jì)和施工。

準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出砂對(duì)于合理選擇油氣井防砂措施以及平臺(tái)除砂工藝具有重要意義。利用結(jié)構(gòu)滲流力學(xué)及變形耦合的基本原理,建立了應(yīng)力場(chǎng)和滲流場(chǎng)耦合作用的疏松砂巖三維出砂預(yù)測(cè)分析模型,運(yùn)用大型有限元軟件進(jìn)行了求解,并與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。研究認(rèn)為:地層壓力變化,引起射孔孔道及井筒周圍巖石應(yīng)力場(chǎng)與滲流場(chǎng)重新分布,且相互作用影響,是砂巖出砂主要因素;射孔孔道是儲(chǔ)層出砂敏感部位;生產(chǎn)制度改變引起地層參數(shù)變化,亦是誘發(fā)出砂的重要因素。模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況相吻合,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)油氣井出砂預(yù)測(cè)與防砂工藝具有一定的指導(dǎo)意義。

首先講述了基坑降水對(duì)周圍環(huán)境影響的研究意義.在此基礎(chǔ)上根據(jù)土體平衡微分方程、質(zhì)量守恒定律、有效應(yīng)力原理以及達(dá)西定律[1-4]建立了滲流場(chǎng)與位移場(chǎng)的耦合數(shù)學(xué)模型.利用有限差分軟件flac[5]對(duì)基坑降水環(huán)境效應(yīng)的耦合性狀進(jìn)行分析.將有限差分耦合模型應(yīng)用于秦皇島市東港路改造工程基坑降水工程,最后將計(jì)算結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了滲流耦合模型在工程應(yīng)用中的合理性和正確性,具有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值.

降水是保證基坑在干燥環(huán)境進(jìn)行施工的必要措施,但也是引起地層沉降的原因之一.富水圓礫地層在南寧地鐵施工中是一種常見地質(zhì)情況,本文依托南寧軌道交通2號(hào)線蘇盧站,分析了富水圓礫地層中基坑降水引起地表沉降的原因,根據(jù)分層總和法和地下水動(dòng)力學(xué)中井的滲流理論計(jì)算了圓礫地層水位降深產(chǎn)生的地表沉降,并與蘇盧站實(shí)際地表沉降值進(jìn)行對(duì)比.分析結(jié)果表明,圓礫地層降水影響范圍廣,造成地表沉降主要是由于承壓水流失和地層土顆粒流失兩個(gè)因素,采用隔水帷幕或地下連續(xù)墻和坑內(nèi)降水的施工技術(shù)可以有效控制降水影響范圍,控制地表沉降.