Deformation analysis of deep excavations in Shanghai soft soils

Yang, Zhenkun; Azzam, Rafig (Thesis advisor); Fuentes Gutierrez, Raul (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2022, 2023)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2022

Kurzfassung

Die Gestaltung unterirdischer Hohlraum-Strukturen in städtischen Gebieten wird im Allgemeinen durch die Notwendigkeit gesteuert, die baulich-bedingten Deformationen zu begrenzen. Übermäßige Verformungen können benachbarte Infrastrukturen beschädigen. Die Ausführung von Tiefbaugrabungen hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, wie z. B. den örtlichen geologischen Bedingungen, den Bauweisen, den unterstützenden Typen und der Verarbeitung. Es ist daher eine Herausforderung, zuverlässige Vorhersagen über das Verhalten von tiefen Baugruben zu treffen. Numerische Methoden wurden häufig zur Lösung von Tiefgrabungsproblemen verwendet, um die kritischsten Faktoren berücksichtigen zu können. Andererseits sind Feldmessungen erforderlich, um die Ergebnisse der numerischen Analysen zu kalibrieren.Die Forschung im Rahmen dieser Dissertation liefert Einblicke in die Mechanismen von durch Ausgrabungen verursachten Verformungen durch eine Reihe dreidimensionaler Finite-Elemente-Analysen sowie Datenanalysen aus Feldmessungen. Die Hauptinhalte dieser Dissertation lassen sich wie folgt zusammenfassen:1.Eine Reihe parametrischer Studien wird basierend auf einer vereinfachten Ausgrabung durchgeführt, um den Einfluss der Boden-Wand-Grenzflächeneigenschaften und Bodeneigenschaften auf die grabungsinduzierten Verschiebungen zu untersuchen.2.Eine komplexere Fallgeschichte wird durch eine vollständige 3D-FEM-Analyse untersucht, um die Fähigkeit der numerischen Methode zu bewerten, die Verformungen der tiefen Ausgrabung und die Verschiebungen mehrerer benachbarter Infrastrukturen zu replizieren. Anschließend werden die Auswirkungen mehrerer wichtiger Faktoren untersucht. Diese Faktoren umfassen: 1) Fugen zwischen benachbarten Schlitzwandpaneelen; 2) geeignete Art und Weise, den unteren Teil der Membran zu betrachten, der zur Abdichtung des Grundwassers dient; 3) mögliche Wechselwirkung mit der Hochstraße, deren Entfernung von der Baugrube etwa der zweifachen Ausgrabungstiefe beträgt; und (4) Durchführbarkeit von zwei benachbarten tiefen Ausgrabungen, die gleichzeitig durchgeführt werden.3.Feldinstrumentierungsdaten aus einem Fallbeispiel, bei dem während des Baus täglich Überwachungsdaten aufgezeichnet wurden, werden dokumentiert und analysiert. Im Vergleich zu anderen Fallbeispielen mit ähnlichen Bedingungen wurden im Rahmen des Projekts mehrere ausgesprochen außergewöhnliche Verhaltensweisen beobachtet. Darüber hinaus werden die in den überwachten Daten vorgeschlagenen Auswirkungen verschiedener Konstruktionsverfahren anhand der Finite-Elemente-Analyse quantifiziert. Einflussfaktoren für diese Verhaltensweisen werden identifiziert und wertvolle Lehren aus der Fallstudie gezogen.Die relevanten Ergebnisse dieser Forschung sollten sowohl Planern als auch Auftragnehmern von Tiefbauvorhaben in weichen Böden zugute kommen.

Einrichtungen

• Fachgruppe für Geowissenschaften und Geographie [530000]
• Lehrstuhl für Ingenieurgeologie und Hydrogeologie [532110]