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地铁车辆段施工对周边典型环境影响及安全性研究

郑重  
【摘要】:近年来我国经济迅速发展,人民物质生活水平得到了飞跃式改进,随之而来的困扰是严重的城市拥堵问题,快速的生活节奏和拥堵的交通现状已经成为亟待城市解决的关键问题。为解决这一问题,越来越多的城市开始发展城市轨道运输系统,以缓解这一严峻的问题。自上世纪九十年代起,我国的城市轨道交通开始了迅猛的发展,目前中国已经成为全球城市轨道交通建设量最大、建设城市最多的国家。因此,车辆段及其上盖物业的施工安全已经成为地铁施工的关注热点,如何保障地铁施工安全,尤其是控制车辆段及其上盖物业的施工安全,已经成为地铁建设过程中不可忽视的问题。本论文以深圳市地铁3号线车辆段检修主厂房的施工及上盖物业施工对地基变形沉降的动态影响过程为研究目标,运用有限差分程序FLAC3D模拟软件对车辆段检修厂房及上盖物业主体结构施工进行数值模拟,对施工过程中引发的地层的沉降、变形特征进行了系统研究,并针对地铁施工过程中地基变形现象,提出了基于BP神经网络的地铁施工地基形变监测及预警方法。本论文的主要研究内容如下:(1)介绍了国内外针对地铁车辆段施工对周边典型环境影响及安全性的研究现状,具体从以下5个方面展开:地铁车辆段施工的研究现状、典型环境影响因素的研究现状、地铁车辆段安全性分析的研究现状、地铁车辆段施工对典型环境影响的研究现状和地铁施工引发地层变形的主要研究手段。(2)介绍了地铁施工地层变形的基本理论,具体从以下3个方面展开:土的本构关系及固结沉降理论、地表沉降规律和数值模拟理论。(3)土体位移场的改变传递至建(构)筑物,将改变作用在建(构)筑物的水土压力、地基反力的大小及分布,迫使建(构)筑物对此产生响应,从而使建(构)筑物局部发生纵向的垂直及水平位移或引起建(构)筑物的变形。建(构)筑物变形发生到一定程度引起周边建(构)筑物结构及功能受损。本论文将以深圳市地铁3号线车辆段及上盖物业施工工程,应用有限元差分模拟软件FLAC3D进行施工模拟,基于能量转移理论对建筑物施工引发的地层变形位移进行分析研究。(4)地铁车辆段及上盖物业施工对地铁自身及周边环境的影响种类繁多,风险极高。在某沿海城市地区大规模地铁建设的工程背景下,迫切需要研究地铁施车辆段及上盖物业施工安全问题。本论文拟选取深圳市市地铁3号线车辆段维修厂房施工对地基的影响为研究对象,系统研究深圳市地铁3号线车辆段维修厂房施工引发的地基变形位移,为优化施工方案,提出施工安全控制措施提供可靠依据。(5)以深圳市地铁3号线车辆段上盖物施工为研究目标,通过建立上盖物业动态施工的FLAC3D仿真模型,详细模拟分析上盖物业各施工步骤车辆段顶板地层的变形位移影响,通过现场调研和施工地区已知的工程勘察资料,采用工程类比的方法对地层变形值进行参数安全性分析,预测上盖物业的施工安全可靠性,并提出安全预防措施。(6)介绍了BP神经网络模型基本理论,提出了基于BP神经网络的地铁施工地基形变监测的方法,建立了基于BP神经网络模块的分析模型,并对实际监测数据进行预测预警。本论文的主要创新点:(1)选取车辆段检修厂房为代表建筑结构,对其进行基桩、基础梁结构施工的动态模型,进而得出地基变形位移以及风险预测具有创新性。(2)通过对上盖物业进行分步施工模拟,得出各步骤施工引发的车辆段顶板地层变形位移以及风险预测具有创新性。(3)提出了基于BP神经网络的地铁施工地基形变监测及预警的方法。


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