水文计算论文开题报告

文 摘；对水文频率分析研究进行了回顾与评述，分别对常遇的几个问题——频率曲线线型、经验频率公式、统计参数估计和特殊水文资料应用等作了叙述，总结了我国近50年来在频率分析上的主要成就以及对分析思路、研究探索、实际应用和实践经验等作出剖析。可以认为，现在已发展成一套具有中国特色的水文频率分析方法，为工程所需提供了科学依据，为水文学科的发展作出了贡献。建设各类水利水电、土木建筑等工程，需要为其提供一定设计标准的水文值。这类水文设计值可以从不同途径获得，其中的统计途径，已广为应用，卓有成效。早期，对以防洪为目标的工程，水文设计值大都取实测或调查洪水系列中的最大值。可是，关系到人民生命财产安全的防洪工程，仅用出现过的或调查到的洪水作设计的依据，犹感不够安全，于是采用了在这种最大值上加一个安全系数(常称最大值加成)。然而，对于长短不一的水文系列、变化幅度有大小的系列、研究比较充分和不够充分的系列以及重要性不同的工程类别等，如何分别加成，又加成后的设计值将来出现的风险怎样?为要解决这些问题，水文统计法应运而生，即用频率分析法来推求设计值。其优点是可以根据水文系列的统计规律进行计算和分析，得到不同情况下的安全系数或加成值。这样采取的安全系数，就有了一个比较客观的尺度，能按统计规律自动反映出来，为统一取用水文设计值提供了科学依据。增加安全系数法，实际上是用频率分析法对水文系列进行外延的问题。现在，通用以一定数学模型(频率分布曲线)作为外延的工具。外延有误差，其与外延的远近成正比。同时，加上其他误差(如水文测验、方法性和系列代表性等误差)的交织与干扰，使外延误差复杂化。为减少这类误差，积累了许多经验，如详细审查资料、设法展延系列、增加历史洪水和对频率计算结果进行合理性分析等。这些都是为提供可靠设计值的有效措施。由于实践需要，水文频率分析法得以不断发展，成为水文学中一支不可缺少的力量。近半个世纪以来，我国在水文频率分析领域内，做了大量的理论研究、方法探索和实际应用工作，积累了许多经验对频率计算成果，采用多种方法、综合分析、合理选定的原则，提高了成果的客观性和精度。这是具有中国特色的水文频率分析的实践结果。特别是近几十年来，由于信息的扩大和计算机技术的普及，使这方面的工作更有新的进展、新的认识和新的成功。本文将回顾水文频率分析的发展历史，叙述和比较各种方法的应用，着重于我国在这一领域中的成就。1 水文频率分析的历史回顾应用水文频率分析方法，已有百年左右的历史，为实际应用的需要，不断得到发展和充实。现粗分为两个时期加以叙述。 发展初期和简单应用时期[1，2]水文频率分析法约始于1880～1890年，美国的Herschel和Rafter首先应用了频率曲线(当时称为历时曲线)。1896年，Horton把频率分析法用于径流研究中，多为正态分布的应用。到了1913～1914年，Fuller和Hazen相继发表论文，叙述频率方法的应用。Hazen提出用纵坐标为对数分格的概率格纸，于1921年开始在这种格纸上图解适线，这是对数正态分布的最早应用。1921年，Hall设想用皮尔逊曲线族来配适水文资料。1924年，Foster提出了应用皮尔逊型曲线的方法，并制成了离均系数Φ值表，给频率计算带来了方便，并得到广泛应用。我国最早研究，始于30年代初期。1933年，周镇伦应用正态分布和皮尔逊型分布对美国雨量资料作了计算。1937年，陈椿庭把我国长江、黄河、永定河、泾河和淮河的洪水流量，用对数正态分布和皮尔逊型分布进行频率分析。到了40年代，水文频率分析法的应用愈来愈多，出现了其他一些频率分布型式，如极值型分布、Крицкий-Менкелъ分布(简称克-门分布)和对数皮尔逊型分布等，使频率曲线有更多的备选线型。 继续发展期和普遍应用期新中国成立(1949年)后，为了适应水利事业蓬勃发展的需要，我国水文工作者在吸取国外有关经验的同时，结合当地水文资料，做了许多水文频率分析工作。1955～1956年，林平一、陈志恺组织一批水利技术人员，进行洪水频率计算方法的研究，结合我国的水文资料和实际情况，对已有的方法进行比较和择优。1956年11月，在全国水文计算学术讨论会上，对水文频率分析中的选样方法、经验频率公式、统计参数估计、频率曲线线型、抽样误差和研究方向等，进行了讨论，并有技术总结[3]。1957年，原北京水利科学研究院水文研究所印发了《暴雨及洪水频率计算方法的研究》报告，这是我国最早一部比较系统叙述水文频率分析问题的文献。1954年，淮河流域发生了特大洪水，治淮委员会开展了全面的流域规划工作。在此期间内，做了大量的频率分析计算。特别是，通过众多的频率计算适线，得到了1d、3d、7d等的短历时暴雨的统计参数；偏态系数CS为离差系数CV的倍。这是这个关系的首次发现，经过以后几十年的实践，表明暴雨系列CS=在我国有普遍的意义。到了50年代和60年代初，《水文计算经验汇编》两集[3，4]和《水文统计原理与方法》[1]的出版和有关论文的发表，对水文频率分析方法有了较为全面的认识，并为今后应用提供了指导性意见。例如推荐；用年最大值法取样，以皮尔逊型作为频率曲线的线型，用m/(n+1)公式计算经验频率，加入历史洪水进行频率计算，通过适线法调整频率曲线的统计参数和设计值，以及用合理性分析方法来综合所计算的结果。几十年的实践表明，这些意见是符合我国实际情况的，并已为有关规范(如《水利水电设计洪水规范》等)所采纳。把频率分析方法用于水文学科上，历来的争论是不断的。有代表性的较大两次争论是；50年代初期苏联学者们的讨论[5]，1958年及其以后几年中我国水文界对频率分析的争论。通过这些争论和经过多年的实践，表明了水文学中正确应用频率方法是不可缺少的，作为一种技术途径而存在是合适的。1976年华东水利学院等单位和1980年丛树铮等相继发表了应用统计试验法于水文频率分析中的研究成果[6，7]，他们用大量模拟资料对经验频率公式和各类统计参数估计法(包括适线法中适线准则)等作了比较和讨论。1981年，华东水利学院主编了《水文学中的概率统计基础》[8]，这是我国第一部高等院校水文统计类的教材。80年代之后，水文频率分析方面的研究成果愈来愈多，提出了更多的方法，对水文学科的发展起到了很大的作用。

基坑支护论文开题报告

基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。是理论上尚待发展的综合技术学科。

毕业设计题目：郑州市豫东大楼基坑围护结构设计

学 院： 建筑工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师：

2015年3月31日

一、设计的目的和意义

1.目的

毕业设计是培养学生综合能力的重要环节，根据土木工程专业的培养目标要求及毕业生的主要服务去向，通过毕业设计，使每个学生把所学的专业知识综合应用于实际工程设计中，使理论与生产实践相结合以提高工程设计能力，能独立进行基坑支护结构设计。通过该服务性办公楼地基支护结构设计，使学生在应用现行规范、标准、技术指标与经济指标等方面得到基本训练，达到对所学专业知识进行巩固、综合掌握和灵活运用的目的，提高毕业生分析解决问题的能力。 2.意义

本项毕业设计题目为郑州市某综合型服务性办公楼基坑支护结构设计，为详细学习和了解与基坑支护工程相关的知识，巩固之前学习过的土力学与地基基础、土木工程施工、结构力学、工程地质、水力学等专业课程，并按照现行规范，通过对实际情况的分析把它运用到生产实践中去，同时也培养了毕业生调查研究、查阅文献、收集和整理资料的能力。通过本次设计使自己能够理论联系实际，并为以后的工作和学习打下坚实的基础。

二、工程概况及设计条件

1.工程概况 (1)工程简介

本项目位于郑州市东二环某繁华步行街，基地面积为3500平方米。本项目为服务性办公楼，由主楼(地面三层)及二层地下室组成，总建筑面积为㎡。 (2)基坑面积及开挖深度

该工程建筑±相当于绝对标高+，室外自然地面平均标高取+;基坑开挖面积约2123㎡，基坑围护周长约210m，根据结构图纸，底板面标高为，底板厚为700mm，局部厚为1100mm，垫层厚为100mm。因此基坑开挖深度为米，局部电梯井、集水坑等落深尚未确定。 2.设计条件 (1)周边条件

本工程位于郑州市西二环某地块，周边环境情况较为复杂： 东侧：基坑开挖面与红线间距离为～米，红线外为中原大厦。该建筑物地上33层、地下4层，采用桩基础，与基坑开挖面最小距离为米。

南侧：基坑开挖面与红线间距离为～米，红线外为一栋居民楼。该建筑物主楼46层，裙房5层，地下3层，采用桩基础，与基坑开挖面最小距离为米。

西侧：基坑开挖面与红线间距离为～米，红线外为中原路。

北侧：基坑开挖面与红线间距离为～米，红线外为郑开大道。

基坑平面详细布置图如图1所示

中原路

图1 基坑平面布置图

(2)工程水文地质条件

根据《郑州市地块项目岩土工程勘察报告》，本工程基坑开挖影响范围内岩土工程地质有以下特点：

拟建场地现为停车场，场地地形基本平坦，实测各勘探点的孔口

地面标高在～米之间，一般地面标高在左右。

场地内①层填土较厚，在～之间，上部米为碎石、砖块、建筑垃圾等，下部为灰黄～灰色粘性土、粉性土，土质不均。 基坑开挖深度范围内分布有第②层粉土，富水性好，透水性强，在水头差的作用下易产生流砂等不良地质现象。

拟建场地浅部地下水属潜水类型，其水位动态变化主要受控于大气降水和地面蒸发，勘察期间实测取土孔内地下水位静止水位埋深在～，设计计算时地下水位取。

场区内第⑦层为承压含水层，承压水头在3～11m，其中⑦1层顶最浅埋深约为32米。经计算，按承压水头为自然地面以下3米考虑，当基坑开挖深度小于米时，可不考虑承压水对基坑突涌的影响。由于本工程底板处开挖深度为米，预计局部电梯井、集水坑处开挖深度不会大于15米，因此可不考虑承压水对基坑的影响。 场地内土层分布情况及基坑围护设计参数如下表(一)所示：

表1 土层分布情况及基坑围护设计参数

土层名 ①杂填土 ②粉土 ③淤泥质土 ④粘土① ⑤粘土②

厚度(m) ～ ～ ～ ～ ～

γ(kN/m3) ～ ～ ～ ～ ～

φ(度) 20～26 26～30 21～25 13～17 ～12

C(kPa) ～ ～10 15～17 16～19 18～20

渗透系数(cm/s)

注：C、φ均为勘察报告所提供的基坑支护设计参数(直剪固结峰值); (3)基坑侧壁安全等级及重要性系数

根据本工程的开挖深度、地质情况及周边环境情况，基坑安全等级为二级，基坑重要性系数γ0 = 。

三、结构设计任务及要求

1.任务

该工程是对基坑围护做排桩结合锚杆的设计。运用了所学的土力学及基坑围护设计等专业知识，结合毕业实习的现场实习经验，通过对勘察资料的分析，结合场地环境及工程实际并运用计算机应用软件进行设计计算。其主要内容包括：围护结构设计方案的确定、基坑降排水方案的选择、止水帷幕的设计计算、围护结构的.设计计算、主被动土压力计算、围护桩的配筋计算、施工方案的选择、基坑整体稳定验算、坑底抗隆起验算、抗倾覆稳定性验算、抗管涌稳定性验算、施工图纸的绘制等。 2.要求

目的：根据勘探报告资料和相关规范并结合专业知识设计合理的设计方案以达到实际工程设计要求标准。 主要指标：

(1)保证开挖面积达2459㎡; (2)保证基坑深度达;

(3)抗倾覆稳定性验算Ks≥; (4)抗隆起验算Ks≥; (5)抗管涌验算K≥。

四、支护方案比选

方案一：桩锚支护结构

特点：排桩包括单排装和双排桩，双排桩相当于一个插入土体的刚架，能够靠基坑一下桩前土的被动土压力和刚架插入土中部分的前桩抗压、后桩抗拔所形成的力偶来共同抵抗倾覆力矩。双排桩支护具有较大的侧向刚度，可有效地限制基坑的变形。双排桩支护结构作为空间超静定结构，整体性能优越，使围护结构纵向和横向的整体性都大大提高，从而使基坑的侧向变形和位明显减小。但双排桩支护对桩间土的要求比较高，所以在软土地区必须考虑加固问题。

当场地条件允许时，为节约成本，也可使用单排桩支护，单排桩刚度较大，也可以有效的抵抗倾覆力矩，从而控制变形。预应力锚杆的主要特点是通过施加预应力来约束基坑壁的变形，采用排桩与锚杆组合式支护技术，可以有效地控制基坑变形，大大提高基坑边坡的稳定性，特别是在基坑比较深，地质条件及周围环境比较复杂，而对基坑变形又有严格要求时这种联合支护型式更显示出它的优点。预应力锚杆增加了边坡的稳定性，减小了基坑的边线，在布置上也比较灵活。

当对坡顶的位移要求严格时，在上部布置预应力锚杆，当深度较深时，预应力锚杆均匀布置，因锚杆造价较高，为节约成本，锚杆与土钉可间隔布置，效果更好。这种复合的支护形式在边坡支护工程中应用广泛。

桩锚支护结构平纵剖面图如下所示：

图2 桩锚支护横向剖面图

图3 桩锚支护纵向剖面图

方案二：桩撑支护结构

特点：排桩的特点是侧向刚度大，能很好地控制变形。由于排桩部分嵌固于基坑底土层中，所以具有强大的抗拔力，有效抵挡基坑土层的倾覆力矩，从而保证基坑的稳定性。在土质较好的情况下可以独立使用并能产生较好的效果。内支撑的加入使拍桩支护的应用范围大大扩展，同时也减少了围护桩的长度，节约成本。特别是在一些土质不好的地区，桩撑支护的使用也取得了良好的效果。在深基坑工程中，可以设置多道内支撑，但是这样就会限制工作空间，特别是机械的使用，对工程的效率具有一定的影响。

复合土钉墙支护型式平纵剖面图如下：

图4 桩撑支护横向剖面图

图5 桩撑支护纵剖面图

方案三:排桩+土钉支护结构

特点：排桩的特点在前面方案中已做过详细介绍，这里主要针对土钉墙支护特点进行叙述。土钉墙用于基坑开挖支护能够显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力，而且土钉支护施工设备简单，占用空间小，施工效率高，占用着周期短，对相邻建筑影响不大。此外，土钉墙施工没有噪音，振动小，不影响周围环境。土钉支护一般适用于地下水位以上或经过降排水措施后的杂填土、普通粘性土、非松散沙土边坡，即使有局部的软塑粘性土层，在采取一定措施后有可能采用土钉支护。土钉支护施工采用边开挖边支护，安全程度较高。由于土钉数量众多并作为群体起作用，即使个别土钉出现质量问题或失效对整体影响不大。但是土钉支护也有一定的缺点和局限性，主要是基坑变形大，由于土钉支护是一种被动受力支护形式，只有土体发生变形时土钉才会受力，因此基坑变形位移相对较大。所以土钉支护的应用受到基坑变性条件的限制，对于对基坑变形有严格要求的工程不宜采用土钉支护。

排桩、土钉支护平纵面剖面图如下：

图7 双排桩支护纵剖面图

图8 土钉支护纵剖面图

针对以上三种方案从技术经济性、施工难易程度、施工周期、对

结合本工程实际环境和地质情况等因素，根据以上方案从多方面进行综合比较后决定，选取方案一作为本设计的设计方案。

六、主要参考资料

[1] 建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)及基础工程教材

[2] 岩土工程勘察规范(GB50021-94)及勘察测试教材

[3] 建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)及教材

[4] 高层建筑箱形与筏形基础技术规范(JGJ6-99)及高层建筑基础

教材

[5] 建筑基坑工程技术规范(YB9258-97)及深基坑工程教材。

[6] 浙江大学谢新宇、俞建霖主编.《特种基础工程》.北京：中国建

筑工业出版社,2006年2月第1版。

[7] 重庆大学张永兴主编.《岩石力学》.北京：中国建筑工业出版社，

2008年73期第2版。

[8] 基坑土钉支护技术规范(CECS 96:97)

[9] 土工试验方法标准.(GB/T50123-1999)

[10] 土工试验方法标准(GBT50123-1999)条文说明

[11] 《原状土取样技术标准》(JGJ89-92)

[12] 中华人民共和国建设部.建筑制图标准(GB/T50104-2001)，

北京：中国计划工业出版社，2002

[13] 中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范

(GB50010-2002).北京：中国建筑工业出版社，2001

[14] 《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)条文说明

[15] 《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)

[16] 《土层锚杆设计与施工规范》(CECS22-90)

[17] Deep Exacavations and Tunneling in Soft

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[20] Satoru Ohtsuka,etal .Stability analysis of excavated

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Press ,1996。