开题报告&中期报告

开题报告

题目：

学生姓名：学号： 2014年3月8日

一、文献综述

深基坑工程是涉及到土力学、结构力学、钢筋混凝土结构等多门学科，是一项综合性的岩土工程问题。主要涉及到土层性质、支护结构、支撑形式、地基处理、地下水防治以及绿色施工等方面，目前研究的课题主要有：土压力理论、支护结构内力和变形的计算理论、基坑失稳破坏的机理、止排水设计等方面。对于深基坑工程问题，目前国内外己有很多研究成果。下面仅就几个主要方面进行简单的回顾。

1.土压力问题

在基坑支护施工设计中，土压力计算是设计的前提和条件，因此正确计算作用在支护结构上的土压力非常重要。从很早开始就有许多学者进行了研究，其中1773年的Coulomb和1857年的Rankine提出的土压力理论奠定了土压力计算的基础，Peck和Terzaghi根据作用于挡土墙上的土压力分布实测资料提出了一些关于土压力分布的建议。

具体在基坑开挖过程中导致主、被动土压力发生变化的因素主要有开挖卸荷和开挖产生的位移。目前，己经有许多专家学者在进行这方面的工作，在开挖卸荷方面，南京水利科学研究院土工研究所的魏汝龙教授与中国水利水电科学研究院岩土所的陈愈炯教授展开了广泛讨论。在位移与土压力方面进行研究的有浙江大学徐日庆教授及中国建筑科学研究院地基基础研究所的杨斌和胡立强等。高印立教授提出了不同情况下采用不同的土压力计算模式，如完全屈服状态下的土压力计算、有限土体下土压力的计算、渗流下土压力的计算以及对支护结构的空间效应问题进行了总结和分析。

2.设计计算理论

随着计算机技术的发展和计算手段的改进，矩阵位移法、有限单元法等数值计算方法得到了长足的发展。地下工程的计算理论也从原先的荷载结构法向前迈了一大步，进入了“地层—结构法理论”阶段。目前，对于桩—锚、桩撑支护结构的内力分析方法大多采用古典做法。由于该古典做法在计算结果与支护结构内力实测结果相比，使得大部分情况下偏大。然而，弹性抗力法在理论上比古典方法较为成熟。它假定土压力己知，且横撑轴力及挡土结构弯矩在下道支撑设置以

后均不变化，考虑了挡土结构的变形，但未考虑支撑的变形。由于作用于支护结构上荷载确定及土体参数取值的困难而限制了弹性理论计算支护结构的发展。

3.深基坑变形的研究

在城市改造和市政建设中，深基坑开挖引起得周围地基土沉降问题越来越受到人们得重视。由于沉降造成邻近建筑物及地下管道和电缆的破坏和影响带来的损失是很大的。工程中，对基坑变形控制的要求越来越严格。由此可见，对深基坑开挖引起的周围地基土的变形和沉降进行研究和预测是必要的。深基坑工程问题实质上归根结底就是稳定性和变形的问题。

3.1深基坑稳定性

基坑稳定性分析的目的在于对给定的支护结构形式设计出合理的嵌固深度，或验算已拟支撑结构的设计是否稳定和合理。对均质边坡，常用方法为圆弧滑动法；对非均质土层和有超载的问题，可采用条分法。有支护基坑的稳定性主要取决于支护结构的合理性和可靠性，验算条件通常包括：

(l)整体稳定性分析。我国得一些地区和行业性规范都建议采用瑞典圆弧滑动面条分法验算支护结构的整体稳定性。

(2)围护结构的抗倾覆稳定性或踢脚稳定性。

(3)基坑底部土体的抗隆起稳定性。

其中，抗隆起稳定性分析保证基坑稳定和控制基坑变形均有重要意义。

黄宏伟、友国华将基坑围护与支撑结构视为共同变形体和耗散结构系统，并将现场量测获得的基坑围护变形视为该系统的外观表征，利用这些变形数据来计算常用围护结构系统的吸引子维数，探讨了基坑系统的力学性态、状态变量及现行设计的合理性，有助于发展基坑稳定性分析的理论与方法。

3.2基坑变形研究

传统的基坑计算均以稳定性为主，而未研究解决在失稳之前的变形过程。但在当前的基坑工程中，由于对周边环境的要求，基坑变形控制已成为重要的设计内容。

变形控制设计包括变形预测分析、动态设计及变形控制技术三项基本内容：（1）变形预测分析。变形预测分析是变形控制设计的基础，关键在于选择合理的计算方法和计算模型。（2）动态设计。动态设计是变形控制的核心，即将设计置于动态过程中，允许并提倡支护设计在施工、运营过程中进行补充和完善，尤其随监测信息的采集和反馈对原设计作出及时必要的修正，以实现对目标的有效控制。（3）变形控制技术。变形控制必须通过具体的技术措施予以实现。

在基坑开挖过程中，由于改变了原位土体的应力场及地下水等环境因素的变化，必然引起支护结构的变形（甚至破坏）、基坑周围地表沉降、基坑失稳和基

地隆起等问题。由基坑开挖引起的周围地层移动主要来自坑底土体隆起和围护墙体的位移。侯学渊等指出，坑底隆起是垂直向卸荷的反应。开挖深度不大时，坑底土体在卸荷后立即发生垂直向弹性隆起，这类隆起在开挖结束后很快停止，且基本不会引起围护墙外侧土体向坑内移动。但随着开挖深度的增加，基坑内外压力差增加，到达一定深度后，围护墙外侧土体将向基坑内移动，使坑底产生向上的塑性隆起，并引起地面沉降。

另外，国内外学者也在数值方面进行广泛研究，如Clough等(1971)首先将有限元法应用到基坑变形分析中等。我国中航勘察设计研究院的秦四清、同济大学的侯学渊教授等都从事研究并取得了一定的成果。

二、选题的目的和意义

目前，我国各大城市都在兴建或准备兴建地下工程，这就可能涉及深基坑工程。深基坑工程的突出特点是，其设计与施工除需保证深基坑工程自身的技术合理与安全外，还需控制其施工对环境的影响。由于我国深基坑工程发展的历史不长，在理论研究落后与工程实践缺少，近年来出现了一些基坑工程的事故，也出现了许多深基坑工程施工对环境造成有害影响的工程实例。因此，从根本上加强深基坑工程相关理论的研究，不断改进与完善设计方法，整体提高深基坑工程的技术是关键所在。

本工程位于北京市朝阳区定福庄中国传媒大学运动场。拟建建筑物为纯地下三层，框架结构，现浇钢筋混凝土楼板，拟采用柱下独立基础＋防水板或阀板基础，场地西侧紧邻2层办公楼，北侧有三栋高层住宅楼，南侧为图书馆，均距离基坑较近，具有一定的施工特性。

选定该课题也是为了培养自己的综合能力。根据土木工程专业的培养目标要求及本人目前的工作方向，通过毕业设计，能够使我把所学过的专业知识综合应用于实际工程设计中，使理论与生产实践相结合提高工程设计能力，能独立进行基坑支护结构设计。通过中国传媒大学运动场基坑设计，使我在应用现行规范、标准、技术指标与经济指标等方面得到基本训练，达到对所学专业知识进行巩固、综合掌握和灵活运用的目的，提高分析问题、解决问题的能力。

三、研究方案（框架）

针对中国传媒大学运动场基坑施工设计的基坑支护问题，在研究思路与方法上以相关的图例进行说明，最后对设计成果加以检验的方法。

从拟解决的问题出发可以到以下研究的方法：