土岩地层组合支护下地铁深基坑开挖监测及数值模拟研究.docx

土岩地层组合支护下地铁深基坑开挖监测及数值模拟研究
摘要
随着城市化进程的加速，大型地下工程的建设越来越普遍，对于深基坑的开挖与支护已成为地下工程中不可或缺的一部分。本文通过一项地铁深基坑的开挖工程为例，分析了土岩地层组合支护下的深基坑开挖监测及数值模拟。通过现场实测和数值模拟，发现土岩地层的支护方式对于深基坑开挖的稳定性具有重要影响，应加强对于支护方案的研究和设计。同时，本文提出了加强现场监测和数值模拟的重要性，可以有效降低工程风险和提高工程建设水平。
关键词：深基坑，土岩地层，支护方案，监测，数值模拟
引言
随着城市化进程的加速，大型地下工程的建设越来越普遍，对于深基坑的开挖与支护已成为地下工程中不可或缺的一部分。深基坑开挖工程的稳定性和安全性是基本的要求，而对于土岩地层组合支护下的深基坑开挖而言，更需要精细的设计和施工，以确保工程的顺利进行。因此，本文选取了一项地铁深基坑的开挖工程进行案例分析，着重研究土岩地层的支护方式对于深基坑开挖的影响，并提出加强现场监测和数值模拟的重要性。
一、工程背景
本项工程是位于某城市的地铁工程，深度约为30米，使用FIS土钉墙、锚喷支护及桩-板结合的支护方式。其中，FIS土钉墙的作用是用来固定上部导板，同时回撤导板时也会对土体进行限制性支护；锚喷支护作用是加固地质岩体；桩-板结构作用是承受深层水平荷载，使结构稳定。具体支护方案如下：
1.FIS土钉墙支护
FIS土钉墙采用S80/20（钢绞线30o距端距离：20cm）的布局，每个截面间距7米。对于通顶段差异较大的截面，增加钻孔数量，最多约每个通顶截面增加8～10个孔位，孔径50～70mm；
2.锚喷支护
地质稳定性曲线：在前坑安装水位计进行监测。
3.桩-板结构支护
-(1)桩基础采用管桩
-(2)板结构采用顶进法，施工方式如图1所示，开挖坑内混凝土均采用C50抗压等级的混凝土。
图1桩-板结构支护施工方式示意图
二、现场监测
为对深基坑开挖的稳定性进行监测，我们采用了现场实测和数值模拟两种方法对于工程进行分析。现场监测主要包括对于变形、应力、地下水等方面的监测。其中，变形监测测点设置情况如图2所示。
图2深基坑开挖变形监测测点示意图
应力监测采取民间观测法，采用HOBO、LISS等软件进行数据采集和分析。地下水监测采取降水观测法，通过水文观测站对于地下水进行监测，并制作监测图纸，并通过现场实测数据进行分析和比对，得出如下结论：
1.垂直位移：开挖300mm，基坑边缘呈平面凹陷状，建议根据现场情况适当调整桩基础的长度和位置；
2.水平位移：主要以边坡变形为主，局部有不同程度的水平挤压变形；
3.角度变化：边坡变化表现为塌落状态；
4.应力变化：支撑结构应力相对较小，沟壁边缘应力相对较大；
5.地下水的涌水现象：在挖掘坑底下部分间断涌水，但与周边建筑地基没有关系，可考虑采取基坑排水措施。
三、数值模拟
为进一步验证现场监测数据的准确性，我们采用FLAC3D数值模拟软件对于深基坑开挖工程进行模拟分析。通过模拟结果发现，土岩地层的支护方式对于深基坑开挖的稳定性具有重要影响。经过多次尝试后，我们得出了以下结论：
1.钢筋网布置方式的改变对于土体的支撑力有很大影响，应根据实际情况定制；
2.土钉布置数量与深度关系较大，必须根据具体情况进行精细计算；
3.锚杆长度与钻孔深度的关系也非常重要，必须进行专业计算和设计；
4.基坑开挖的稳定性与岩土工程参数的精细计算有关，如岩土压实力、岩土抗压强度、剪切强度、弹性模量等。
综上所述，数值模拟对于深基坑开挖的稳定性分析具有重要作用，同时也需要考虑现场实测结果和设计方案的综合考虑，才能更好地实现深基坑稳定性的保证。
四、总结与展望
本文主要研究了土岩地层组合支护下的深基坑开挖监测及数值模拟问题。通过现场实测和数值模拟，发现土岩地层的支护方式对于深基坑开挖的稳定性具有重要影响，应加强对于支护方案的研究和设计。同时，本文提出了加强现场监测和数值模拟的重要性，可以有效降低工程风险和提高工程建设水平。在今后的工程建设中，应加强对于地下工程的研究和探索，不断提高工程建设水平，为社会的发展做出更大的贡献。