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山东科技大学本科毕业设计（论文）开题报告题目：学院名称土木建筑学院专业班级学生姓名学号指导教师吴燕开填表时间：年月日设计（论文）题目星河国际深基坑支护设计设计（论文）类型（划“√”）工程实际科研项目实验室建设理论研究其它√一、本课题的研究目的和意义二、本课题的主要研究内容（提纲）本课题是一个实际工程支护问题，针对该工程首先应该结合资料选择合理的支护方案，然后根据初步选择的方案结合地质条件进行相应的支护参数确定及截水止水方案设计。在确定合理的施工参数和作业方法后进行施工组织设计等内容。设计中，不仅要认真学习现有规范和工程中常用及新兴的各种施工工艺和施工技术，而且应结合当地工程经验和方法，将这些经验方法与自身所学的科学文化知识相结合，从而提出更加经济、合理、有效、快速的施工方案。本课题的主要研究内容有：1.支护方案选择支护方案得选择，首先应当根据当地的自然地形、地质条件及当地的经验及技术条件，综合考虑以选定一个最好的设计方案。它应当是符合国家的经济技术方针、政策、规范及条例，技术先进，安全可靠，造价经济，施工方便的支护结构。目前工程所采用的支护结构型式多样，常见的有内悬臂式支护结构、支撑支护结构、拉锚式支护结构、重力式挡土结构及拱式支护结构、土钉墙支护结构等[1]。2.支护参数确定只有确定了合理的支护参数才能为接下来的施工组织设计和监测方案确定打下基础。此项工作包含以下两部分内容：(1)土压力计算在基坑工程的设计与施工中，为了维护基坑开挖边坡的稳定，常要设置临时性或半永久性的支护工程。土压力是作用于支护工程的主要荷载，因此，土压力的计算是否准确，是支护设计成败的重要因素[2]。传统深基坑侧土压力的计算理论主要以朗肯(Rankin,1857)理论和库仑(Coulomb,1773)理论为基础[3~6]。在实际工程中常用朗肯土压力计算方法。常计算的内容有墙后主动土压力计算，墙前被动土压力计算。只有确定了土压力的计算，才能确定锚索等的支护参数以及桩长、桩间排距等。(2)支护参数确定合理的支护参数，能够保证基坑及周边环境的安全，同时可以节省材料降低工程费用。桩撑支护参数的一般设计步骤[7]为：①选择支护桩类型和支撑层数；②初选支护结构各细部尺寸和材料参数，即细部结构设计；③进行计算分析，包括桩的嵌固深度验算、内支撑的截面承载力验算、桩身内力计算、配筋计算等，通过计算对各细部初选参数做出修改和调整，使之满足各种验算要求；④进行方案的对比，找出经济、安全、合理且工期满足要求的方案作为基坑支护的最终方案。3.支护参数验算支护参数取值合理与否是保证工程能否顺利进行的一个重要的保证。因此要对所取的支护参数进行必要的验算，它不仅是对数据的核算，更是发现问题的很重要步骤，因此在设计中应该预以重视。支护参数验算内容包括抗剪验算、抗倾覆验算、变形验算等，支护结构的设计要求确保深基坑壁稳定、施工安全。这就要求设计中应对三种承载力极限状态进行验算[8]。4.基坑监测方案确定及施工安全对策基坑开挖施工前，必须根据基坑工程的设计方案制定合理的监测方案，进行监测设计，其基本内容有：工程概况、工程地质条件和周围环境情况、监测的目的和内容、监测点的布置、监测的实施（包括仪器的选择、标定、埋设、测试及报表内容等）、报警值及应急措施等。根据监测的结果，可以判断工程的安全性，尽早发现可能发生的危险的先兆，采取必要的防护工程措施，防止工程破坏事故和环境事故得发生；以工程监测的结果指导现场施工，确定和优化施工参数，进行信息化施工；检验工程勘察资料的可靠性，验证设计理论和设计参数的正确性[9]。基坑工程是整个建筑物建造过程中关键的一步，而且造价也占了总造价的将近三分之一。可以说基坑施工的成败关系到整个工程的成败。因此应从设计、施工和监测等各个方面入手，优化工程设计，精心组织施工，统筹兼顾，合理处理好各组成部分的关系，重点防治施工涌水等突发事件，确保基坑的施工安全[11]。5.专题部分专题部分主要是针对边坡地质灾害，如各种类型的工程滑坡、崩塌与落石、各种岩土条件下人工边坡的开挖支护和边坡防护等人类改造自然中遇到的地质灾害如何进行预防和治理展开综述并简单介绍边坡地质灾害防治新技术。最后，结合工程实例，介绍边坡地质灾害治理的综合措施。三、文献综述（国内外研究情况及其发展）（加点支护方案上的研究现状：目前基坑支护的主要有哪些方法）深基坑工程是涉及到土力学、流变学、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、地下水防治以及环境影响等方面，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[10]。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。浙江大学土木工程学系的应宏伟[11]等使用现代数值技术来研究土压力，运用非线性有限元程序模拟开挖过程中挡土结构上土压力的分布和发展规律。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[12]。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。深基坑工程设计应包括支护结构设计和降水、隔渗设计以及施工工法与施工组织设计等。目前，对于悬臂桩支护结构、桩—锚、桩撑支护结构的内力分析方法大多采用类似于Blum理论的古典方法。由于该古典方法作了很大简化，其计算结果与支护结构内力实测结果相比，在大部分情况下偏大。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[1]。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[9]。(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[13]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[9]。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[14]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)[15]首先将有限元法应用到基坑变形分析中。AndrewJ.W[16]应用有限元分析法对波士顿邮政大楼地下停车场深基坑工程进行了计算，Sunil.S.Rishnami(1993)[17]应用数值模拟方法研究了渗流及土—结构相互作用对基坑围护体系的影响等。我国中航勘察设计研究院的秦四清[18]、兵器工业部的黄运飞[19]、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。四、拟解决的关键问题基坑开挖支护包括支护结构、支撑（或锚固）系统、土体开挖、土体加固、地下水控制、工程检测、环境保护等几个主要组成部分。因此，基坑工程设计是一个综合性很强的设计，设计过程中难免会遇到一系列问题，这些问题主要有以下几个方面：1.支护方案的对比与优选基坑支护方法多种多样，它应当是符合国家的经济技术方针、政策、规范及条例，技术先进，安全可靠，造价经济，施工方便的支护形式。2.土压力计算及支护参数确定针对本次基坑支护项目预计采用朗肯土压力理论进行土压力的计算。支护参数是确定施工材料消耗、施工工序及工期的重要参数，确定合理的支护参数，既可以保证整个工程按时完工又可以保证施工安全。3.支护参的稳定性验算数验算问题基坑设计工作量大，步骤繁多，设计中难免有许多失误的地方。通过支护效果的检验可以发现设计中的缺陷并在工程中加以及时修正，从而保证工程安全、高效的进行。4.施工组织设计及安全预案施工组织设计是用来指导拟建工程施工全过程中各项活动得技术、经济和组织的综合性文件。施工组织设计是缩短工期、充分合理利用劳动力资源的重要措施，为了减小工程造价，应进行施工组织设计。安全预案是紧急情况发生时保证劳动人员生命财产安全的重要举措，设计中应对该工程做出全面、合理、安全、有效的预案措施。五、研究思路和方法针对现实中的基坑支护问题(威海百度城深基坑桩锚支护设计)，在研究思路与方法上以计算为主，理正软件或plasix软件最后作为补充，与计算结果进行对比。并结合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到以下研究的思路：1.支护方案的对比与优选根据本次工程中的实际情况综合性的考虑工程造价、支护设备、以及场地的施工条件等各方面的信息选择合理的支护方案。最后对所选的方案进行综合性的了解，以便以后的设计中加以运用。2.土压力计算及支护参数确定在本次工程中我们采用朗肯土压力计算方法。常计算的内容有墙后主动土压力计算，墙前