复杂地质条件下深基坑施工监测技术研究.doc

中建七局科技研发课题立项报告 课题名称：复杂地质条件下深基坑施工监测技术研究申报单位： 中国建筑第七工程局有限公司 课题负责人： 起止年限： 2015年 01月至2016年12月 中国建筑第七工程局有限公司二一五年一月16一.基本信息课题名称复杂地质条件下深基坑施工监测技术研究课题负责人姓名职务/职称电话e-mail选题背景随着现代城市高层建筑的不断发展,基坑的规模不仅越来越大,而且越来越深,这就对安全施工提出了极大的挑战,因此基坑施工的同时,就需要选择适当的基坑变形监测体系,使国际上专家学者对深基坑变形监测体系研究越来越关注。但是我国在深基坑方面的研宄相对较晚,直到1999年我们才召开了第一次专门的深基坑研 领域的会议,不仅理论研究相对落后于实践,并且我国没有丰富的工程实践,而且在施工管理和经验上也很缺乏,因此在深基坑工程施工期间造成的工程事故率远远高于发达国家。因此,本文通过查阅大量的有关资料文章,对复杂地质条件下深基坑施工监测技术进行了研究。主要研究内容1）深基坑变形岩土理论及地下水作用机理2）基坑变形监测体系布置3）深基坑监测数据分析处理4）深基坑变形监测体系实例研究研究目标与成果(1）论文3篇(2）专利1个(3）研究报告1份经费总预算起始日期完成日期二.经费预算表金额单位：万元序号预算科目名称合计财政经费自筹经费1一、经费支出（合计）21、设备费3（1）购置设备费4（2）试制设备费5（3）设备租赁费（或折旧）62、材料费73、测试化验加工费84、燃料动力费125、出版/文献/信息传播/知识产权事务费136、人员费147、成果论证、评审、验收费（会议费、专家咨询费等）158、软件、无形资产摊销费169、管理费1710、其他（差旅费等）18二、经费来源（合计）191、中建股份经费资助202、自筹经费来源（1）其他财政拨款（2）单位自有货币资金（3）其他资金三.课题申报书（一）课题概述1.课题基本情况（名称、类型、依托工程等）课题名称：复杂地质条件下深基坑施工监测技术研究课题类型： 依托工程：成美广场2.课题申报单位基本情况（单位名称、地址、法人代表、资质等级、业绩、财务收支、联系电话）单位名称中国建筑第七工程局有限公司地 址河南省郑州市城东路116号法人代表资质等级房建特级规 模年产值达3百多亿元业 绩良好财务收支良好联系电话0371-663505373.题负责人基本情况（姓名、性别、职务/职称、专业、联系电话/手机/e-mail、特长、管理能力、与课题相关的主要业绩）姓名性别联系电话/手机/e-mail特长工程管理管理能力良好与课题相关的主要业绩无（二）课题的可行性分析1.课题提出的背景（问题的提出）21世纪是土木工程对地下空间开发建设的阶段,主要是大型商场、娱乐场所、超高层建筑的地下工程以及地铁建设的需要,都要求有大而深的基坑作为基础条件。但是我国在深基坑方面的研究相对较晚,直到1999年我们才召开了第一次专门的深基坑研究领域的会议,理论研究相对落后于实践,我们没有丰富的工程实践,而且我们在施工管理和施工经验上也很缺乏,给深基坑工程施工期间造成了很高的工程事故率。土木工程中的基坑工程一直以来就是一个传统而复杂的研究课题,由于中国迅速发展的经济推动了城镇化建设,高层建筑、大型地下商场和各大城市的地铁是城镇化不可或缺的基础建设,这些工程的基坑工程建设不仅开挖的越来越深,而且还要开挖的面积大,因此,基坑工程有如下的特征: (1)基坑开挖的面积不仅大而且向更深的方向发展由于城镇化建设,地面的面积不足,就需要考虑充分建设地下空间,地下空间资源丰富可以建设成多层地下车库,缓解了地上车辆的压力,大型地下商场的要求地下空间越大越好,使基坑开挖越来越深,大多在8-9米,甚至有的达到20多米,如大连恒隆广场基坑的开挖面积在87570米, 挖深度达到23米;北京京城大厦基坑开挖达到25米;香港中银大厦基坑开挖甚至达到27米;台北101大厦的开挖深度达到了36米。 (2)基坑开挖要考虑外围设施的安全及其正常的使用大型地下商场和高层建筑大多建筑在城市建筑比较聚集的地带,此处是地下各种管线设施和周围环境非常复杂的地段,因此在基坑 挖时要考虑其安全。(3)基坑所在的地段不同,就需要考虑使用不同的设计方案基坑设计方案多样,可采用排桩法,如大连恒隆广场采用了698根支护桩;可采用绞合桩,这样更加强了基坑支护结构的稳定性,如大连吉林银行大厦;大连绿地中心由于是填海地基,采用地下连续墙,进一步加强了开挖基坑的安全性和稳定性;还可以釆用重力式挡土墙、支护描桩等等。由于各个地区的土质和土层历史的不同,使基坑支护方法的特点有了较强的地区性差别。在大连地区采用一般的支护方法就足能满足基坑开挖的需要,但是在上海、广州、天津等地区地质条件较差需要考虑使用整体性较好的地下连续墙支护结构才能满足基坑 挖的支护要求。 (4)安全事故率的不断增加由于基坑开挖面积的不断加大以及开挖深度的继续加深,给基坑工程的安全施工造成了很高的事故率。基坑工程是一个在地面以下施工的工程,危险性较高,但是许多工程技术人员对风险认识不是很清楚,以及建设单位不愿意投入一定量的资金来监测其施工期间的安全性,还有基坑设计理论和经验的不成熟也给基坑工程带来了一定的危险性。根据以前的实际工程事故数据做了简单的统计分析,全国的基坑开挖工程的事故率大约有25%上下,造成的经济损失巨大。(5)基坑变形监测技术的不断发展和完善由于科学技术和光学仪器的不断发展,使基坑监测技术得到了进步和先进仪器的不断更新换代,致使基坑监测体系不断的发展完善,给基坑开挖工程的安全监测带来了极大的方便,促使工程技术人员逐渐地对基坑工程的安全性得到了重视。(6)超深基坑的稳定性是一个重大的风险由于深基坑和超深基坑在大面积范围的很大卸载,使土体中产生了较大的剪力,基坑越深,剪力就越大,土体就容易破坏,致使基坑失稳。深基坑和超深基坑大多建在城市建筑道路聚集的地带,一旦土体失稳,将会给基坑工程乃至整个地区造成不可估量的损失。因为到现在为止深基坑周边岩土的变形量很难用某种计算理论具体的估算,一些基坑支护设计人员也只能根据和借助于过去的施工经验进行类比。因此,需要在施工期间需要通过现场变形监测和设计人员设计的预测值进行比较,检验加固结构设计的合理性,来更好的指导基坑 挖及支护工程施工,在必要的时候需要对设计方案或施工过程进行调整。2.相关领域国内外技术现状、发展趋势及国内现有工作基础（1）基坑工程变形研究现状基坑工程是一个综合性而且又复杂的研究性课题,他涵盖的内容非常之广泛,包括有支护基坑技术方法,施工开挖技术方法,监测基坑技术方法等一连串的研究课题,并且这些都是我们国家渐渐的接触到的基坑技术难题。在这当中,有土力学中土体失稳破坏和典型的强度破坏问题以及非常难于估算的基坑变形问题,还有一些加固结构中的一些结构受力分析问题以及加固结构和土体之间变形调协问题。对以上综述的技术型研究性课题,因为一些力学理论问题和计算机分析技术以及一些监测仪器的不断发展也得到了不断的完善,使对这些问题的认识和研宄也逐渐的成熟。在19世纪90年代,逐步开始运用监测仪器进行了多次数高频率的监测,多次数高频率的实际监测数据为准确的预测安全度提高了很大帮助。我国从二十世纪80年代才始接触基坑的设计和施工管理方面,而且不断的总结设计和施工管理经验,我国建设部于1999年颁布了第一个中华人民共和国基坑行业的标准建筑基坑支护技术规程 (JGJ120-99),从此我国有了第一部全国性的基坑工程法规。深基坑工程是建筑工程的重要组成部分,也是历史悠久的岩土工程的研宄性课题,深基坑工程的发展与土木工程的发展密不可分,两者相互依存,深基坑工程为土木工程的主体施工提供了强大的基础,土木工程的主体施工也为深基坑工程的发展起到了促进作用。十九世纪三十年代,高层建筑的建设对基坑的深度要求越来越深,因此出现的问题也越来越多,这就推动了工程技术人员对这一个古老而又复杂的岩土难题进行探索和研究,这样就出现了一系列的工程实践经验和理论研究方法。在基坑变形方面,在国际上首先得到了重视,Lame通过实验研究定性的解析了是那些因素对深基坑周围土体的变形起到了作用,而且得出了几方面的总结:重要的有深基坑周围的邻近结构形式和设施、基坑 挖后经过了多长时间、基坑面积和深度、地基土中各层的土质和地下水的处理、基坑的加固情况和动荷载的具体分布以及基坑的分阶段开挖等因素。Wong运用成熟的有限元方法对基坑施工期间的地下水降低对基坑变形的情况进行了分析,实验结果表明了地下水的降低对基坑的变形起到了非常重要的部分,在基坑的变形估算中是不容忽视的重要因素,要密切监测地下水的变化情况。Attewell等人研究及分析了建筑物的破坏情况与基坑周围土体位移的关系,并在实验的基础上了给出了基坑变形极限值,给基坑施工安全带来了极大的帮助。Peck统计了大量的实际监测数据,运用相关的数学归纳方法得出了一种基坑的开挖深度和土层性质的计算公式,虽然此公式与实际情况有差别,但是它从理论方面反应了基坑的变形情况。在国内,虽然工程技术人员对基坑变形研究相对较晚,但是在一大批专业工作者的精心努力和研究下,也得出了不少科研成果。杨敏等人通过实验得出,从控制基坑变形的方面出发,提出在设计水泥土挡土墙时,保持基坑不失稳的安全系数取M1.2,抵抗基坑凸起的稳定系数取L1.8,挡土墙的抵抗倾覆失稳的系数取N1.2。潘涨通过与实际工程相结合的方法,研究了将围护结构作为一个空间受力体系,分析了在空间体系上的土压力,并建立微分方程,利用有限差分和解析方法求解,得出了圆形围护结构对基坑变形有很大的优越性,其围护结构的直径越小时,这种优越性越明显。姜志强等人通过实验的方法,从时空效应出发,认为开挖进尺、分层挖和流变响应是主要原因,也考虑了地下水对加固部分的影响,建立了计算模型,得出施工速度和支护及时与否和地下水的变化是主要的原因,计算表明了选择正确的计算模型和因子,采取合理的统计分析理论是正确反应基坑变形的重要方面。李云安等人为了选择出基坑变形的主要原因,系统的分析基坑在一定的数值范围内的变化,运用几个基坑实际监测的加固部分的位移、地面的升降和有时序的监测数据的变化量的联系维数序列和实际上的状态变化量对应，使计兑结果个数减小,大大的减少了数值分析的工作,对基坑变形起到了非常重要的作和实际应用意义。李悠艳通过邓肯-张模型和改进的模型对实际地铁站进行模拟对比分析，降水和开挖过程中基坑地基的变形预测是非常重要的环节,地下水的升降直接影响到站坑变形的发展,在施工期间一定要监测地下水的变化。娄奕红等人利用有限元和无界元耦合的方法对深基坑开挖时地表沉陷变形的分析,在研究分析时,他们设置了一种有一定量的单元接触面在岩体和加固结构之间,这样就能对土体邻近区域的剪切破坏带和接触面的变形形状有很好的反应,再通过实际施工的基坑工程,得到了充分的证明。金雪莲在文中提到在基坑工程不断发展的今天,变形控制设计慢慢的在基坑设计中占有主要地位,以前的强度设计控制方法逐渐的被淘汰,她通过对所搜集到的基坑加固结构的监测数据进行分析,总结了一些有规律的基坑变形的知识,并且运用大型有限元ANSYS分析软件对某些实际工程进行了模拟,通过比较分析,得出了理论计算值和实际工程数据的一致性。并在这个基础之上,编制了计算程序,可以进行多方案的比较.具有强大的计算功能。郑宜讽经过使用科学的、可视化的计算办法计算分析基坑变形，使实际的基坑工程变形在计算机上可视化,根据施工阶段的差异和施工顺序的前后等一系列的数据并加之运用,可以使不同的情况下基坑土体在施工阶段有差异情况下的变形可视化,使基坑变形分析更加的形象直观。宋林辉等人在对深基坑变形分析 ,在基坑的周边岩土中应力的不同,根据施工中所采用的技术不同,将整个工程划分为不同的工作状态,并且详细分析了每种工作状态中基坑周边岩土所处的应力状态,对每一种工作状态下岩土应力进行比较分析,绘制出了在整个施工阶段基坑土体所经历的有效应力路径,得出了应力路径和岩体的固结是进行基坑土体变形分析研究的重要部分。余前标运用平面有限元法并结合实际施工的基坑工程得出了基坑的开挖使周边设施及构筑物有不均勾的沉降,周边设施及构筑物的沉降与他们和基坑的远近有关系,也他们本身基础和主体的刚度有关系,离基坑越远下沉越小,周边设施和构筑物本身的刚度越大下沉也越小,反之则越大。贺猛分析了地下水在降水前后土层自重有效应力的变化,并通过实际工程,运用FLAC3D软件进行模拟分析,验证了模型的合理性,讨论了大地下水位和土体弹性模量以及土的渗透能力,得出了土体的渗透能力在基坑变形方面起着非常重要的作用,他还研究了通过设罝一些回灌井来减少基坑土体的沉降,达到了预期的效果,可以大大减少基坑周围土体的沉降。在一寸土地一寸金的城市里进行基坑工程建设,由于基坑周围环境复杂,基坑的变形问题成了必不可少的考虑因素,来保证在基坑周围的地下管线、高大建筑物和市政道路的安全。这不仅向岩土工程技术人员提出挑战,也向基坑监测人员提出挑战,这需要各个行业的相互配合来确保基坑工程的安全。也要求基坑工程设计原则从强度破坏极限状态向变形极限状态控制转变的实践依据。（2）基坑工程变形监测技术研究现状二十世纪初期,高层和超高层建筑的迅速发展,一些大而且深的基坑不得不采用一些监测仪器进行监测。二十世纪六十年代末期,大量的传统监测仪器在美国和奥斯陆的大型基坑中被使用进行多方面的地基变形监测,得到了广大的好评,也预防了一些塌方事故的发生。到了二十世纪九十年达的时候,西方一些发达国家使用一些更加先进的监测仪器,如利用计算机采集监测数据,使对基坑变形监测数据的采集进入了无人化的阶段,但在那个时候,我们国家的基坑变形监测技术才刚刚起步,经过多年的研究和分析,我国的基坑变形监测技术和水平也达到了一定的高度,取得了非常重大的发展和进步。监测仪器的发展更新经过多代人的努力,从光学监测仪器发展到电子监测仪器,从传统的使用水准仪到现在的GPS,监测数据的质量也有了质的飞跃。自动跟踪全站仪(RTS)有时候也叫测量机器人,为局部工程变形的自动监测提供了良好的技术手段。3D激光扫描仪可以快速、大量、高精度地获取空间点位及其变化信息。GPS使变形监测进入了高精度、实时、连续、自动监测成为可能。监测技术的不断完善变形监测技术的将来的发展趋势我们有几个可以提一下:第一,多种传感器、数字近影摄影、全自动跟踪全站仪、GPS的大力应用,并且将走向实时、自动化、高效率以及动态监测系统的发展方向。第二、变形监测将节约时间和地点的来往走动,智能的变形监测体系可以为变形分析提供给精确的、丰富的、有用的信息数据。第三、实用、先进并且可靠的智能化的监测仪器系统,要求能在极其恶劣的环境下正常的、可靠的、不间断的工作。最后、在大琐、边坡和桥梁等重大工程中应用的远程在线实时监控系统起到的非常重大的作用,能够推动重大工程安全监控管理的监测技术一网络监控必不可少,也是必须要走的道路。宋建学等人依据现行的有关法律和法规,根据实际工程,提出了在基坑变形监测中应该注意的监测内容,并且讨论了周围工程结构物的沉降、环境条件及施工状况、基坑的平剖面环境图以及支护结构顶部水平变形。最终提出了基坑变形监测的重大意义。李突等人考虑到传统的卡尔曼波所建立的计算模型不精确而且动态的噪音使数据不精确,因此运用了方差补偿自适应的卡尔曼滤波理论对大型的实际基坑工程进行了变形数据分析,总结出了基坑变形的变化趋势,为基坑开挖施工提供了重要的依据。刘宇翼一些人结合实际工程,对硬土的物理特性和实际基坑工程的变形监测数据进行了分析,得出了快速的基坑 挖,使基坑的加固结构的体系有较大的变形,但是周围土体的变形而相对较小,这样也导致了加固结构和周围土体之间有较大的缝隙,给工程带来不利;硬土的快速开挖对周围建筑、道路以及地下管线是有力的,因为他们在基坑周围,变形较小。熊春宝等人利用可视化的仿真技术对基坑变形监测进行了三维的可视化模拟研究,而且提出了三维建模和可视化研宄方法,直观而且形象化的分析变形监测数据,很大程度上提高了分析计算率,推动了基坑变形监测向数字化、可视化和信息化的方向发展。解仲明等人通过利用全站仪和测斜仪在基坑变形监测中获取监测数据,并对数据进行处理分析,比较了两种数据在基坑变形中的一致性,综合分析基坑变形情况以及在不同的基坑工程中怎么合理的使用这两种仪器。苟洁远和胡元亮结合实际工程,对基坑监测数据分析得出基坑监测能有效地指导信息化施工顺利进行,对监测数据的上下浮动是正常的,在开挖过程中监测数据能够及时反映出岩体的变形情况,进行报警预测。徐浩峰等人运用灰色理论对不同的监测点选取若干相关联的监测指标进行综合预测,通过预测变量的合理选择和组合,可以对某一特定的监测点进行多参数和多点的综合预测。这样的预测方法比单一的参数和单点进行预测有更好地效果和可信性。何长明和李亮结合实际工程分析了基坑监测数据,发现了可能发生危险了的先兆,判断了工程的安全性。由于基坑所处的环境的地下水丰富,使基坑开挖难度较大,为了防止地下水的渗入,在基坑周围设置水巾韦幕,有效地防止地下水的渗入,取得了良好的效果和经济效益。曹正伟和于诗深认为单纯的依靠放坡的方法达不到基坑维护的目的,需要考虑多方面的因素。为了保证施工质量,他们重点介绍了基坑变形监测的内容和监测点的布置问题,有效地监测了基坑的变形情况。刘沛利用自动化全站仪自由设站的方法对基坑变形进行监测并分析监测数据,与普通的全站仪进行比较分析,自动化全站仪有简单、快速、准确的特点。李勇和陈在结合实际工程分析了项目施工过程中涉及到的一些问题,特别是基坑工程的变形问题,大概有基坑变形监测点的布置、基坑监测的技术方法以及监测数据的处理,很好的研究了在基坑施工过程中的安全问题,为防止施工事故的发生提供了重要依据。黄秋林和邱冬炜结合实际对基坑监测数据进行了分析,特别是利用稳健估计数据探测法进行了抗粗差处理,使基坑监测数据正确、可靠、精度高,得出了使用稳健估计数据探测法处理粗差的实际意义。王伟雄应用先进的GPS定位技术对基坑进行变形监测,以快捷、自动、准确的获得了监测数据并进行数据处理分析,从而更好地反映了基坑变形情况、周围环境的整体变形以及沉降的空间分布状况。为施工方案的调整和设计提供了更好地指导。3.课题实施的意义与必要性（1）深基坑变形监测研究的意义基坑工程在施工和维护期间,因为受到来自多种客观和主观因素的影响,会使基坑产生变形和沉降,一旦基坑变形超出了设计所规定的允许值,就会使基坑工程的正常施工受到威胁,严重的时候基坑 挖会导致基坑的i:丹塌,造成经济损失和人员伤亡。现代科学技术的不断发展和建设步伐的不断完善,不仅体现在建设的过程和速度上,而且表现在基坑工程的深度和面积上以及复杂程度上,这就使对基坑工程的变形监测和安全预测工作上提出了非常高的要求。深基坑工程的变形监测方案的实施,成为了绝大多数城市建设和管理部门必须执行的措施,并且基坑变形监测逐步的被甲方、乙方所采用。有时候同一基坑工程,需要第三方的监测,这些都充分的说明了基坑变形监测的重要性。(1)实际工程的意义主要掌握基坑工程的地质构造的稳定,为安全施工提供必要的信息:一、及时的发现那些不稳定的因素,因为土体是各向异性和不连续性,这就造成了土体的力学性能的复杂性,在加上基坑工程周围各种设施的复杂性,使基坑工程的变形预测难度加大,必须要通过施工期间的监测,及时进行补救来确保基坑在施工周期内的安全性。二、通过基坑变形监测,可以分析基坑周边构筑物以及各种配套设施的正常使用,确定施工参数、大型车辆的进出和停靠位置以及施工工艺的调整,保证周围设施的正常工作,保证了业主的利益不受侵害。最后,通过对基坑变形监测数据的分析,可以使施工单位了解周边环境的变形情况,为他们进行区域性施工提供宝贵的施工依据。基坑监测是在施工期间周期性的安全保障监测,是基坑变形形象直观的表现,这对基坑的设计和施工有非常大的实际意义。(2)理论研究的意义现在深基坑工程的设计理论处于不成熟不完善的阶段,通过基坑施工周期内的变形监测可以很好的反应基坑工程在施工阶段的具体变形情况以及岩土中土体剪力的产生过程,能够很好的验证基坑工程设计和实际符合的程度;还可以通过基坑工程施工期间的变形监测了解周围建筑物和地下管线的变化形式,依据这些监测到的变形和应力分布情况指导施工步骤的实施和施工工艺的采用。4.课题实施的可行性分析（技术、人员、经费）（1）理论知识：该研究所包含的理论知识主要应用的是弹性力学、弹塑性力学、摩尔库伦理论、数值分析及概率论等知识，该理论知识已经很成熟完善。（2）试验器材：微机屏显液压式压力试验机、静态应变测试系统采集及电阻应变计均可购置。（3）研究团队：团队有多名科技骨干、专家、高级工程师参与，较强科研团队做保证。（4）资金来源：自筹资金及专项经费作为课题顺利进行的经济支撑。5.课题风险与不确定性（技术、经济、管理）风险是人们在活动中遭遇危险、受损失或伤害的可能性或机会，是人们对不确定性的一种主观的、个人的预见，或偏离预期目标的可能结果。对于一个项目而言，风险管理的目标是使项目获得成功，为项目的实施创造一个平静、稳定的环境，降低项目成本，避免损失和浪费，最大限度地减少或消除外部的干扰，使项目顺利投产并效益稳定。在本课题决策阶段，小组成员通过前期调研完成了风险因素全面的统计和分析，又专门请国内相关专业的知名专家对风险因素按照一定的方法进行分类，分析了各风险因素对项目目标的影响，进行风险等级分类，评估风险的影响结果，并根据不同类型风险的具体特点，提出了具有针对性的风险规避对策，使课题的确立切实可行。技术风险：项目实施需要采用的技术理论有一定深度，对项目的实施效果有一定的影响。经济风险：项目实施需要大量的现场调研、大量的数据分析和处理，需要较多资金，如果资金不到位，将直接影响项目实施进度和效果。管理风险：项目实施需要企业管理层人员和项目管理人员的参与，管理上有一定的难度，存在一定的风险。（三）课题实施的目标及主要研究内容1.课题实施的主要研发目标（预期总目标、阶段性目标）1)预期总目标总体目标是获得复杂条件下深基坑监测的难点及重点。2)阶段性目标（1）大量查阅基坑工程理论书籍和基坑变形监测文献,总结研究分析成果和研究现状。（2）依据岩土学理论和地下水的作用机理,综合分析研宄基坑土体变形的主要原因,为基坑工程的安全设计提供保障。（3）根据基坑变形监测理论,确定监测内容、监测点的布设,依据监测点的具体情况选择合理的监测仪器和监测方法以及数据处理软件。（4）结合基坑工程的实际情况,将所采集到的监测数据进行数据分析并用大型ANSYS有限元软件模拟代表性的位置做出安全评估,及时指导基坑开挖过程开展设计阶段多方案评审与协同设计技术研究。(5)综合上述研宄成果,针对某一具体的实际工程进行1:1的实体实验,分析各种监测数据与数值模拟结果相比较,做出对应的安全评估,全面的保证基坑工程的安全施工。2.研究与开发的具体内容（详细描述）在实际的基坑工程中,工程的设计估算值和实际基坑工程工作状态的监测变形值相比一般有一定程度上的不同,工程的设计估算值一般不能全方位的、准确的反应实际基坑工程的各种变形,因此,对基坑工程进行现场的周期性的变形监测是保证其安全施工的重要手段。本文从以下几个方面进行了研究分析:(1) 深基坑变形岩土理论及地下水作用机理依据岩土学理论和地下水的作用机理,综合分析研宄基坑土体变形的主要原因,为基坑工程的安全设计提供保障。（2）基坑变形监测体系布置根据基坑变形监测理论,确定监测内容、监测点的布设,依据监测点的具体情况选择合理的监测仪器和监测方法以及数据处理软件（3）深基坑监测数据分析处理结合基坑工程的实际情况,将所采集到的监测数据进行数据分析,并用大型ANSYS有限元软件模拟代表性的位置做出安全评估,及时指导基坑开挖过程。（4）深基坑变形监测体系实例研究结合基坑工程的实际情况,将所采集到的监测数据进行数据分析,并用大型ANSYS有限元软件模拟代表性的位置做出安全评估,及时指导基坑开挖过程 (5)综合上述研究成果,针对某一具体的实际工程进行1:1的实体实验,分析各种监测数据与数值模拟结果相比较,做出对应的安全评估,全面的保证基坑工程的安全施工。3.课题研究技术路线本课题将从数据融合、理论分析和项目试验三个途径开展研究。 4.课题的技术关键，包括技术难点、创新点基坑工程是一项复杂性、综合性均很强的系统工程。它不仅是一个岩土工程问题,还涉及到地质工程、材料工程、结构工程、施工力学与优化设计等诸多领域。基坑是一个由地面向地下开挖、不断变化而形成的地下空间,通常包括土石方开挖、支护结构的设计和施工三部分,这三者互相影响,在地下工程完成后,基坑支护结构就不再需要。针对基坑工程而言具有下列特性:(l)基坑工程综合性很强。不仅需要岩土知识和理论,同时还需要结构工程、材料工程、设计优化等方面的知识,否则会造成基坑设计与施工组织的不合理。 （2)基坑工程的时空效应较强。基坑工程的平面形状和深度对基坑支护结构的变形和稳定性有很大影响,例如基坑中部与角部的变形有较大差异,即基坑的空间效应明显;土体具有蠕变性,作用在支护结构上的土压力随时间变化,蠕变将使土体强度降低,从而降低基坑边坡的稳定性,即基坑工程具有很强的时间效应。(3)土压力是基坑支护结构设计时最基本的荷载,该值的确定很难准确掌握。 土压力是一个变量,在基坑开挖过程中随开挖宽度、深度、支护结构纵向和横向位移、地下水情况而变;另外土压力与基坑开挖步密切相关,在基坑工程设计中必须同时综合考虑这些因素,否则不能得出可靠、正确的结论,传统静态的单纯考虑强度和稳定的设计方法明显地与工程实际不符,只有同时考虑强度、变形、稳定、土与支护结构的共同作用、开挖过程及时间效应的设计方法才是比较科学的。(4)基坑工程的施工力学问题凸显。在土体开挖和基坑形成过程中,每次基坑开挖时既有土体被挖掉,也可能有新的支护结构构件施工增加,支护结构体系不断变化,各次的开挖都只是对剩余部分发生作用;施工扰动对土体参数产生了影响;每一次基坑开挖均是在其前一次基坑开挖完成后的基础上进行的;基坑工程形成的最终力学效应和所有构件的变形协调相关,是前几次开挖所形成力学效应的总和,但不是简单的代数和。因此,考虑逐次开挖不断迭加各次开挖效应进行分析所得到的结果与仅仅考虑最后一个状态分析所得到的结果是完全不同的,基坑工程是典型的变体系施工力学问题因此,基坑工程的设计和开挖施工,涉及到降水工程、与周围环境的相互协调问题等,是一个将支护挡土、止水、降水、挖土紧密结合为一体的系统工程,其研究内容包括基坑变形分析、基坑稳定性分析、基坑渗流分析、基坑时空效应分析、基坑中土与支护结构相互作用分析、基坑施工时变力学分析以及基坑边坡土体参数的反分析和基坑优化设计等等,涉及到工程结构、岩土力学、弹塑性力学、现代工程材料力学、时变力学、灾