基于matlab的深基坑優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與應(yīng)用-研究

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1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文過工程類比，吸收同行和專家的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行支護(hù)方案和結(jié)構(gòu)優(yōu)化；在實(shí)施過程中，通過科學(xué)管理和嚴(yán)格施工工況及質(zhì)量的前提下。以各種監(jiān)測(cè)推測(cè)結(jié)果的反分析和實(shí)際開挖揭露的巖土特征，充分考慮時(shí)空效應(yīng)，實(shí)行動(dòng)態(tài)信息化全過程優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后才能獲得滿意的效果。深基坑的支護(hù)工程，采用何種支護(hù)方案，除了與基坑深度直接有關(guān)外，主要的是根據(jù)土質(zhì)的好壞采用不同的支護(hù)方案?；又ёo(hù)工程包含擋土、支護(hù)、防水、降水、挖土等許多緊密聯(lián)系的環(huán)節(jié)，如果其中某一環(huán)節(jié)失效，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)工程的失敗。根據(jù)基坑工程事故的統(tǒng)計(jì)

2、分析，事故發(fā)生率較高，基坑工程事故竟占基坑總數(shù)的25％以上!而這些工程事故主要表現(xiàn)為支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大位移、支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、基坑塌方及大面積滑坡、基坑周圍道路開裂和塌陷，與基坑相鄰的地下設(shè)施交位以至于破壞，與相鄰的建筑物開裂甚至倒塌等。給國家經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成不同程度的損失。所以在城市地區(qū)進(jìn)行深基坑開挖支護(hù)，是當(dāng)今土木工程最為復(fù)雜的技術(shù)領(lǐng)域之一，它不僅要保證基坑旌工過程中的土體穩(wěn)定，而且要嚴(yán)格限制周邊的地層位移以確保四周環(huán)境的安全。本課題研究的目的就是通過對(duì)深基坑支護(hù)不同方法和不同方案的比較研究

3、，建立合適的本構(gòu)關(guān)系和數(shù)學(xué)模型，選擇合適的參數(shù)，利用非線性有約束優(yōu)化、多目標(biāo)規(guī)劃等方法對(duì)深基坑支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并結(jié)合具體工程進(jìn)行實(shí)踐研究。1．2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀嘲_【ll】，嗍深基坑的穩(wěn)定和變形破壞理論最早產(chǎn)生于擋土墻和挖土的穩(wěn)定分析。Terzaghi和Peck等人早在20世紀(jì)40年代就提出了預(yù)估挖方穩(wěn)定程序和支撐荷載大小的總應(yīng)力法，這一理論原理一直沿用至今，但已有了許多改進(jìn)和修正。Bjerrum和Eide在20世紀(jì)50年代給出了分析深基坑底板隆起的方法。20世紀(jì)60年代開始在奧斯陸和墨西哥城軟

4、粘土深基坑中使用儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，此后的大量實(shí)測(cè)資料提高了預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，弗在20世紀(jì)70年代起，產(chǎn)生了相應(yīng)的指導(dǎo)開挖的法規(guī)。從20世紀(jì)80年代初開始我國逐步進(jìn)入深基坑設(shè)計(jì)與施工領(lǐng)域，在深圳地區(qū)的第一個(gè)深基坑支護(hù)工程率先應(yīng)用了信息施工法，大大節(jié)省了工程造價(jià)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，為了總結(jié)我國深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，開始著手編制深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工的有關(guān)法規(guī)，現(xiàn)已編制了多部國家行武漢理【大學(xué)碩士學(xué)位論文業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及地方的相關(guān)法規(guī)。我國深基坑工程的主要特點(diǎn)隨著城市建設(shè)中高層、超高層建筑的大量涌現(xiàn)，深基坑

5、工程越來越多。同時(shí)，密集的建筑物、大深度的基坑周圍復(fù)雜的地下設(shè)施，使得放坡開挖這一傳統(tǒng)技術(shù)不再能滿足現(xiàn)代城鎮(zhèn)建設(shè)的需要，因此，深基坑開挖與支護(hù)引起了各方面的廣泛重視。尤其是20世紀(jì)90年代以來，基坑開挖與支護(hù)問題已經(jīng)和正在成為我國建筑工程界的熱點(diǎn)問題之一，基坑工程數(shù)量、規(guī)模、分布急劇增加。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，目前我國深基坑工程具有以下特點(diǎn)“1：①建筑趨向高層化，基坑向大深度方向發(fā)展；②基坑開挖面積大，長度與寬度有的達(dá)數(shù)百米，給支撐系統(tǒng)帶來較大的難度：③在軟弱的土層中，基坑開挖會(huì)產(chǎn)生較大的位移和沉降

6、，對(duì)周圍建筑物、市政設(shè)施和地下管線產(chǎn)生嚴(yán)重威脅；④深基坑施工工期長、場地狹窄，降雨、重物堆放等對(duì)基坑穩(wěn)定性不利；⑤在相鄰場地的施工中，打樁、降水、挖土及基礎(chǔ)澆注混凝土等工序會(huì)相互制約與影響，增加協(xié)調(diào)工作的難度；⑥支護(hù)型式的多樣性。迄今為止，支護(hù)型式已經(jīng)發(fā)展到數(shù)十種。主要有：鋼板樁支護(hù)，地下連續(xù)墻，柱列式灌注樁排樁支護(hù)，內(nèi)支撐和錨桿，土釘墻支護(hù)，深基坑工程的逆作法施工。深基坑技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)方案優(yōu)選深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工不同于上部結(jié)構(gòu)。除地基土類別的不同外，地下水位的高低、土的物

7、理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及周邊環(huán)境等，都直接與支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型有關(guān)。支護(hù)結(jié)構(gòu)型式選擇合理，就能做到安全可靠、施工順利、縮短工期，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，可見支護(hù)結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)化選擇是深基坑支護(hù)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。此外，為達(dá)到方案的最優(yōu)化，有時(shí)根據(jù)地層土質(zhì)的變化、基坑周圍環(huán)境，也可采用更為靈活的組合支護(hù)方案。施工工藝上的發(fā)展趨勢(shì)：①土釘墻方案的大量實(shí)施，使得噴射混凝土技術(shù)得以充分運(yùn)用和發(fā)展。為減少噴射混凝土的囤彈量以及保護(hù)環(huán)境的需要濕式噴射混凝土將逐步取代干式噴射混凝土。②基坑向著深、大、周圍環(huán)境復(fù)雜的方向發(fā)

8、展，使得深基坑開挖與支護(hù)的武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文難度愈來愈大。受地下空間的限制，內(nèi)支撐或新型錨桿(如可拆式錨稈、抗拔力較大的全程應(yīng)力復(fù)合型錨桿)將逐漸得以推廣運(yùn)用。③為減少基坑工程帶來的環(huán)境效應(yīng)(如因降水引起的地面沉降)，或出于保護(hù)地下水資源的需要，有時(shí)基坑采用帷幕形式進(jìn)行支護(hù)，除地下連續(xù)墻外，一般采用旋噴樁或深層攪拌樁等工法構(gòu)筑止水帷幕。目前，有將水利工程中防滲墻的工法引入到基坑工程中的趨勢(shì)。④基坑降水時(shí)，為減少因降水引起的地面附加沉降或?qū)εR近建(構(gòu))筑物造成的影響，可采用井點(diǎn)回灌技術(shù)。⑤在