【摘要】：基坑工程事故的预防和处理一直是岩土工程中的一个重要课题，也是深基坑工程实践中的热点问题。本文研究开发了一种不同与往常的信息施工技术，一种新型的应用于基坑开挖施工的支护及其监控系统。充分发挥监测对施工的预警、指导作用，保证基坑的整体稳定性，防止基坑施工事故的发生。 本文根据前人的研究成果，对基坑工程的发展简介和特点进行了简明扼要的叙述。针对当前基坑工程施工的现状和存在问题，参考国内外基坑工程的研究，对当前控制基坑变形的因素进行了综合的分析，提出了采用可以预先施加支撑力且可随时控制支撑力大小的可控支撑系统，并综合分析目前的基坑计算方法，建立了支护系统的数学模型，在MATLAB平台上设计了一套计算施加预加支撑力的计算软件。 其次，在LabVIEW平台上利用ActiveX调用OpenGL技术，开发了在线的、实时的基坑支护系统三维可视的计算机监测系统，及时整理、反馈监测数据，为充分发挥监测对施工的预警、指导作用准备了充足的条件，使得实时预警支护系统状态更加直观、鲜明、准确。 再次，分析基坑事故原因，对深基坑工程事故的控制和预警系统的建立、预警指标的确定进行了理论和实践研究。建立了基坑支护系统的控制预警专家系统，为基坑支护系统的故障预警和动态施工提供了更好的指导。 最后，通过对基坑工程施工实例采用可视化基坑监测管理系统的实践，结合实际工程现场监测数据资料分析，以及支撑系统设备控制工作的试验，总结出基坑工程动态施工中采用可视化基坑监测管理系统实施的工程设计和施工建议，本方法具有广阔的工程应用前景。 【关键词】：基坑工程 支撑系统 监控系统 控制预警系统 三维可视化
【学位授予单位】：同济大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TU753
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2007.048016
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 引言13-35
• 1.1 课题来源及意义13-16
• 1.2 基坑工程国内外发展历史及现状16-29
• 1.2.1 国内外发展历史17-21
• 1.2.2 基坑围护结构现状21-23
• 1.2.3 基坑支撑型式现状23-26
• 1.2.4 信息化监测现状26-27
• 1.2.5 监测手段现状27-29
• 1.3 基坑事故原因29-31
• 1.4 支护系统研究动态31-33
• 1.4.1 多撑式支护系统力学模型概况31-32
• 1.4.2 支护系统变形控制及预警概况32-33
• 1.5 本论文主要研究内容33-35
• 第二章 基坑支护系统力学模型35-67
• 2.1 概要35-36
• 2.2 基坑支护系统施工变形影响因素36-37
• 2.2.1 基坑变形因素36-37
• 2.2.2 基坑位移控制措施37
• 2.3 土压力理论37-43
• 2.3.1 土体应力状态分析38-39
• 2.3.2 朗肯土压力理论39-43
• 2.4 基坑围护结构土压力的确定43-46
• 2.4.1 多土层土压力计算43-45
• 2.4.2 局部均布超载土压力的确定45-46
• 2.4.3 集中载荷土压力的确定46
• 2.5 基坑支护系统数学模型46-60
• 2.5.1 土弹簧引起围护体的变形47-49
• 2.5.2 主动土压力引起围护变形49-50
• 2.5.3 均布超载引起围护变形50-54
• 2.5.4 集中载荷引起围护变形54-57
• 2.5.5 预应轴力引起围护变形57-58
• 2.5.6 施工中支护系统力学模型58-60
• 2.6 计算实例与验证60-66
• 2.6.1 工程地质条件61-63
• 2.6.2 计算结果63-66
• 2.7 小结66-67
• 第三章 基坑支护系统的监控系统67-88
• 3.1 概要67-68
• 3.2 可控支撑设备68-75
• 3.2.1 液压系统设计及说明69-70
• 3.2.2 液压缸结构参数设计70-72
• 3.2.3 液压泵的选择72
• 3.2.4 电机的选择72-73
• 3.2.5 电磁换向阀的选择73
• 3.2.6 密闭油箱的设计73-75
• 3.3 电控系统75-79
• 3.3.1 PAC系统76-77
• 3.3.2 系统结构77
• 3.3.3 系统的组成和特点77-78
• 3.3.4 抗干扰设计78-79
• 3.4 可控支撑系统的软件79-87
• 3.4.1 Labview概念79-80
• 3.4.2 Labview特点80-81
• 3.4.3 软件结构81-82
• 3.4.4 软件的编程82-87
• 3.5 小结87-88
• 第四章 基坑支护系统控制及预警监测系统88-112
• 4.1 概况88
• 4.2 专家系统概述88-93
• 4.2.1 专家系统的定义及特点88-90
• 4.2.2 专家系统的结构90-91
• 4.2.3 专家系统的研究课题91-93
• 4.3 基坑控制预警知识的获取93-96
• 4.3.1 事故分析93-95
• 4.3.2 影响参数95-96
• 4.4 知识库的建立96-98
• 4.4.1 影响参数的形式化97
• 4.4.2 规则库建立97-98
• 4.5 专家系统的实现98-111
• 4.5.1 支撑系统模糊推理的实现99-107
• 4.5.2 支护系统专家系统的实现107-111
• 4.6 小结111-112
• 第五章 基坑支护系统的三维可视化112-128
• 5.1 概论112
• 5.2 三维图形技术112-113
• 5.3 基于OpenGL的三维图形开发113-117
• 5.3.1 OpenGL工作原理113-116
• 5.3.2 OpenGL图形处理流程116-117
• 5.4 LabVIEW环境下三维显示117-120
• 5.4.1 ActiveX基本原理118
• 5.4.2 ActiveX控件和包容器118-120
• 5.5 基坑支护监控系统的可视化建模120-127
• 5.5.1 三维造型和动画仿真模块120-123
• 5.5.2 结果处理模块123-124
• 5.5.3 基坑支护系统显示124-127
• 5.5.4 保证实时性127
• 5.6 小结127-128
• 第六章 基坑支护系统模拟仿真与试验128-146
• 6.1 模拟仿真与试验的目的128
• 6.2 仿真概况128-142
• 6.2.1 工程介绍128-129
• 6.2.2 支撑系统预加轴力计算129-134
• 6.2.3 控制预警系统134-140
• 6.2.4 三维可视化状态报警140-142
• 6.3 试验概况142-145
• 6.3.1 试验设备142-144
• 6.3.2 试验步骤144
• 6.3.3 试验方案144-145
• 6.3.4 试验结果145
• 6.4 小结145-146
• 第七章 结论146-150
• 致谢150-151
• 参考文献151-157
• 个人简历 在读期间发表学术论文与研究成果157