摘 要

随着城市建设规划的发展以及越来越多的外来人口的涌入，城市的用地愈加紧张，越来越多的基坑工程容易受到来自邻近建筑物的偏压的影响，这样易导致基坑发生坍塌、坑底隆起等破坏情况。因此为了满足不同环境、地貌的要求，我们对基坑支护的稳定性要求越来越高，因此对紧邻铁路基坑变形和内力的研究也迫在眉睫。

本文运用有限元分析的方法，对紧邻铁路基坑的变形和内力进行分析，采用的静力分析和特征化参数分析相对比的方式，研究了基坑的变形和内力的变化特征，研究的主要内容如下：

（1）选取基坑受压的基本模型，对模型周围地层位移，连续墙的侧移和弯矩进行分析，用有限元模拟分析基坑及维护结构的变化情况，获得偏压基坑围护结构的变形和受力特征。

（2）以基本模型为基础，选取基坑到路基的距离、基坑的宽度、基坑上的荷载这三个特征参数的变化，对比分析了连续墙的内力和水平位移以及内撑轴力的影响。

关键词：基坑；列车荷载；数据分析；模型建立；开挖深度

ABSTRACT

With the development of urban construction planning and the influx of more and more foreign population, the urban land is becoming more and tenser, and more and more pit engineering is susceptible to the bias from neighboring buildings. This will lead to foundation pit the occurrence of collapse, pit bottom uplift and so on. In order to meet the different environment, we are increasingly demanding the stability of the foundation pit support, so close to the railway foundation pit deformation and internal force research is imminent.

In this paper, the finite element analysis method is used to analyze the deformation and internal force of the adjacent pit, and the static and characteristic parameters are compared. The main contents of the deformation and internal force of the foundation pit are studied. :

(1) Select the basic model, analyze the displacement of the basic model, the lateral displacement and bending moment of the continuous wall, analyze the change of the foundation pit and the maintenance structure with the finite element simulation, and summarize it in the form of the curve.

(2) Based on the basic example, the distance of the foundation pit to the roadbed, the width of the foundation pit and the load on the foundation pit are selected. The internal force and the horizontal displacement of the continuous wall are analyzed and compared, including the influence of force.

Key words: foundation pit; train load; data analysis; model establishment; excavation depth

目录

摘要 I

ABSTRACT II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1基坑工程设计的研究 1

1.2.2基坑稳定性影响因素的研究 2

1.2.3基坑开挖对临近建筑物影响的研究 3

1.2.4深基坑开挖对周围土体影响研究 3

1.2.5对基坑性状的数值分析方法的研究 4

1.2.6对基坑开挖理论方法的研究 5

1.2.7基坑监测方法研究 5

1.3 本文主要研究的内容 6

1.3.1 目前研究中存在的问题 6

1.3.2 主要研究的内容 6

1.3.3研究技术路线 7

第二章 计算模型的建立与参数的选取 8

2.1.有限元计算程序简介 8

2.2模型建立与网格划分 9

2.3材料参数选取 10

2.4模拟施工步骤 11

3.4 本章小结 13

第三章 不同工序下基坑位移、内力分析 15

3.1地层位移结果分析 15

3.1.1地层竖向移分析 15

3.1.2土层水平位移 20

3.2围护结构位移分析 21

3.2.1连续墙的水平位移 21

3.2.2内撑的水平位移 22

3.3围护结构内力分析 22

3.3.1连续墙弯矩 22

3.3.2内撑轴力 23

3.4 本章小结 24

第四章 紧临铁路基坑参数敏感性分析 25

4.1 特征参数变量的选取 25

4.2 基坑距路基距离变化结果分析 25

4.2.1连续墙的水平位移 25

4.2.2连续墙弯矩 26

4.2.3内撑轴力 27

4.3基坑宽度变化的结果分析 28

4.3.1连续墙的水平位移 28

4.3.2连续墙的弯矩 30

4.3.3内撑轴力 31

4.4 路基偏压荷载变化的结果分析 32

4.4.1连续墙的水平位移 32

4.4.2连续墙的弯矩 34

4.4.3内撑轴力 35

4.5本章小结 36

第五章 结论与展望 37

5.1结论 37

5.2 展望 37

致谢 39

参考文献 40

1 绪论

1.1 引言

随着我国建设行业的飞速发展，越来越多的高楼、铁道、公路等被兴建出来，随之而来的，为了满足不同环境、地貌，我们对基坑支护的要求也越来越高，尤其是对紧邻铁路的基坑支护的变形和内力分析更值得我们研究。但是，由于我国地大物博，地势结构复杂、降雨降水因地域而不同以及规划和环境方面的影响，使得铁路的建设遭遇困难重重、新建道路必须因地制宜考虑当地环境，同时也要保重上跨或者下穿既有线路，又因为这里基坑的土层的开挖将改善土层中的渗流与应力，同时也会导致基坑周围的土体的位移和变形，若不能有效的控制，会对基坑施工产生影响，也会对临近承台基坑周围建筑物、管线、和铁路路基产生安全方面的隐患。因此对临近基坑的铁路偏压的影响成为目前研究的重中之重。
为保护地下围护结构的施工与基坑周围构筑物的合理分配，通过建立基坑支护可以对基坑使用支挡、加固等方法，减小偏压带来的影响。临近基坑的铁路会对基坑产生偏压的影响，是指基坑会在一侧受到铁路路基的影响，使基坑受到列车行驶时的偏压，这种偏压会导致基坑围护的内力和变形发生变化。针对偏压基坑设计相关规定^[1][2][3]，通常通过采取地层土体加固和对围护结构进行刚度强化以及增加钢支撑等措施，所以对基坑围护结构的内力与变形进行有限元分析，对偏压基坑设计施工是至关重要的。当然，在基坑围护结构的内力和变形分析方面，国内外的科研人员根据钢筋的应力变化对连续墙内力进行计算得出了对称条件下连续墙受力模式^[4][5]，但是对于偏压基坑的围护结构内力测试却没有着重分析。最近，林刚^[6][7]采用数值分析方法对偏压基坑开展了定量的研究和有限元分析，得出一些在不稳定堆载条件下基坑围护结构变形与内力的数据和偏压对基坑影响的结论，这对我们的研究有很大的帮助。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 基坑工程设计的研究

基坑设计是基坑工程的开始阶段，这里要根据周围建筑物的分布来选择合适的基坑尺寸、围护结构强度等因素。支护结构的设计不仅与基坑所处的地理位置有关，也和当地的水文地质等条件有关，并且设计时也要保证其稳定性和抵御变形的能力。

从侯学渊^[8]的研究发现中，可以看出基坑工程的设计与施工紧密结合是当下基坑工程设计的整体趋势，因此我们应该把基坑工程中的设计参数在基坑施工过程反复分析求得。同时，基坑工程的设计只有从强度控制方面的设计向变形控制的设计转变时，才能满足日益严格的环境要求，这给现代城市地下施工方式带来了新的参考与标准。