毕业论文课题相关文献综述

1.1课题背景

地铁的建设工程将是我国21世纪城市地下空间开发的重点。我国除了已经开通北京、上海、天津、广州、深圳的地铁外，目前正在兴建的有武汉、南京、西安等地铁，除此之外，国家已经批准和正在筹建地铁的城市有成都、杭州、青岛等20多座，预计21世纪初至中叶将是我国大规模建设地铁的年代。由于地铁工程的兴建，相应产生了大量地铁车站基坑工程，其规模和深度不断加大，而且一般是建在建筑较密集、人口较稠密的地区，由于受到场地的局限性，在基坑以外没有足够的空间进行放坡开挖，基坑围护结构的设计与施工问题变得非常紧迫而突出，这给当地的基坑工程建设带来了许多新的工程技术问题。

随着计算机技术的不断进步、基坑测试技术的不断提高，各种新的设计理论和先进的测试技术不断地被应用于实际的基坑工程中。计算机技术的迅猛发展为利用数值方法解决基坑开挖所产生的工程问题以及安全问题奠定了基础。而基坑工程监测技术的进步，大大加速了基坑工程中信息化施工技术的进程，反过来又迅速提高了我们对基坑工程设计方法和理论的认知，基坑工程的设计原则正从强度破坏极限状态向着变形极限状态控制发展。因此，本文着眼于城市地铁车站基坑工程变形规律的研究，对基坑工程变形进行现场监测方案设计，采用有限元数值分析方法对城市地铁车站深基坑施工过程进行模拟研究，再与真实的测量数据进行对比，并针对不同类型的基坑围护形式下城市地铁车站深基坑的稳定性进行分析研究。

1.2研究现状

文献[1]为掌握深基坑施工引起地表沉降规律，确保深基坑工程质量和安全稳定性，大连地铁某车站为研究背景，基于FLAC3D仿真技术构建车站深基坑土岩体摩尔-库仑弹塑性模型，对其土岩体变形和支护结构受力状况进行模拟分析，并结合现场实测数据进行对比检验，利用地表沉降对比分析曲，从而找出地铁车站深基坑开挖过程中地表沉降量变化趋势。研究结果表明：由于基坑周围土体及地下岩层应力的影响，随着深基坑开挖工程推进到中期，地表沉降梯度增大。该研究成果可为合理预测地铁车站深基坑开挖过程中的地表沉降风险值，有效预防基坑施工事故提供技术支持。文献[2]依据基坑工程现行的国家规范和行业标准对基坑设计中的各项参数进行了合理的选择，对采用土钉墙支护的基坑各项设计参数对基坑的变形影响进行了数值模拟，分别得出了土钉长度、土钉水平间距、土钉倾角、土钉直径、面板厚度和坡顶超载对普通土钉支护结构的最大变形的影响规律，并给出了相对合理的各项参数的建议值。文献[3]认为RTK技术以其数据采集的迅捷和灵活及高效、快速、全自动、全天候、高精度的特性，在特大型土木工程的健康监测中开始得到应用。了解强风作用下超高层建筑结构体的形变情况，对于评估建筑物安全性及健康性具有重要意义。基于GPS技术，进行强风下超高层建筑物变形试验，最后对计算的数据进行变形规律分析。文献[4]护结构变形受力的影响因素对深基坑工程的设计和施工有着重要的意义。本文结合杭州地铁一号线秋涛路车站深基坑工程实际，讨论了头道支撑位置、支撑刚度、基坑开挖深度和被动区土体加固空间位置等设计、施工因素对支护结构变形和受力的影响，为类似工程提供有益参考。研究结论：(1)头道支撑位置上移不但有利于控制桩体变形，而且有利于控制桩体强度；(2)支撑刚度较小时，通过增大支撑的刚度来减小变形是行之有效的；(3)当支撑刚度较大时，再通过增加支撑刚度来控制围护结构的变形是不经济的。在被动区加固体厚度相同的情况下，选择在基坑底开挖面以下的加固方法比选择在基坑底开挖面以上的加固方法能更好地控制围护结构变形和改善围护结构受力；(4)随着开挖深度的增加，桩体最大位移逐渐下移，产生最大位移的位置因支撑刚度及预加轴力的不同而有所改变。参考文献[5]指出某特深基坑设计尺寸达到69m50m50m，且施工场地地质条件较差，基坑变形控制严格，用普通近似方法分析和设计有较大的难度。为了准确了解基坑支护结构的内力和变形情况，确保工程安全，本文对该基坑进行了施工全过程的三维有限元弹塑性分析和模拟，并详细说明了其具体实现方法。有限元分析中分别考虑了支护结构和土体之间的相互作用问题，以及各种开挖方案、降水方案对基坑变形的影响，并对各种关键参数进行了参数敏感性分析和讨论。对比各种分析结果，考虑共同作用和不考虑共同作用基坑变形相差达到10倍，支护结构内力相差达到1.5倍。同时，不同开挖方案及降水方案对变形和内力也有着重要影响，各方案之间最终差别甚至可以达到1倍以上。分析结果说明，对于这类复杂工程，进行考虑结构与土体共同作用的施工全过程三维有限元分析和模拟是完全必要的。文献[6]以实际案例分析了目前状况下，有限元分析在特深基坑考虑支护结构与土体共同作用方面的应用，实际说明有限元方法在实际案例中的实用性。文献[7]综述了基坑工程中的各种技术方法与问题，在其中变形分析章节中阐述了基坑变形监测的分析方法与实际测量所运用的技术。文献[8]分析了实际案例中基坑变形监测可能遇到的问题和运用的相关技术，并在实际中加以运用分析，其中主要分析了普遍运用的技术，如全站仪、精密水准测量等方法以及本次毕业设计所研究的有限元技术。文献[9]阐述了基于变形控制设计的支撑轴力规律探讨，并且罗列了第九届土力学及岩土工程学术会议论文，在学术理论方面给了我们极大的帮助，其中有限元方法在目前工程中渐渐成为不可或缺的一部分。文献[10]主要针对上海地铁实际案例中运用到的各种方法及理论，分析了面对各种实际问题所产生的解决方案，为日后的其他地铁基坑问题提供了指路明灯。文献[11]分析了Midas/GTS在岩土工程中应用，文献中阐述了迈达斯软件以及GTS软件在岩土工程方面的应用，包括土质分析，基坑受力情况分析，其中主要应用的方法是有限元方法，麦达斯软件和GTS软件是目前信息化施工中必不可少的部分。文献[12]主要阐述了MIDAS/GTS岩土工程设计-快速入门与使用技巧，主要知道这两种软件的初步运用技巧，以及在处理一些常规的基坑工程问题时的软件运用。

1.3相关技术

使用迈达斯软件对基坑的变形数据进行数值模拟并与实际数据进行对照分析，MIDAS(迈达斯)是一种有关结构设计有限元分析软件，由建筑/桥梁/岩土/机械等领域的10种软件组成，目前在造船，航空，电子，环境及医疗等新纪尖端科学及未来产业领域被全世界的工程技术人员所使用，由韩国MIDAS IT公司开发。所采用的方法主要有有限元法等。

有限元法（finite element method）是一种高效能、常用的数值计算方法。原理是将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。

此外，利用全站仪，精密水准测量仪等仪器，在施工现场进行现场观测，对基坑周围以及基坑内各个变形点的水平位移和沉降进行人工观测是基坑变形监测中最基础也是必不可少的一部分。

1.4总结