膨胀土地区深基坑开挖模型试验与数值计算研究

膨胀土具有胀缩性、超固结特性和裂隙性等特性,在该类土体内进行基坑开挖有很大的工程风险。为深入了解膨胀土中深基坑开挖过程中周边土体受力机理和变形规律,进行了室内模型试验和数值计算模拟研究。深基坑模型试验以相似比1∶100进行设计,按照基坑开挖与支护的实际步骤分步进行。数值模拟采用FLAC3D建立考虑支护结构与土体相互作用的基坑三维计算模型,实现基坑分步开挖及支护的三维全过程动态分析。通过模型试验结果和数值模拟结果,得出周边土体沉降、土压力变化、地下连续墙变形等的变化规律,为类似膨胀土地层中深基坑的设计和施工提供参考。     

郑州市地铁车站基坑施工变形特性分析研究

采用FLAC3D数值模拟软件,结合郑州市某地铁车站基坑工程实际,考虑基坑的实际施工开挖步序,对地铁站基坑工程钻孔灌柱桩与钢支撑支护体系下开挖过程中的变形特性进行了数值模拟,得到了基坑开挖至不同深度时的变形场.根据变形场结果分析得出了基坑各位置变形特征及最大水平、沉降变形量.通过对比分析发现数值模拟结果与前期现场监测结果基本吻合.计算结果表明钻孔灌柱桩与钢支撑结构设计参数能够满足施工要求.     

筒式基坑开挖变形特性及稳定性分析

为研究井筒式基坑开挖变形特性和坑中坑开挖对基坑整体稳定性的影响，以哈尔滨省委广场井筒式地下停车场为工程背景展开分析。首先，对井筒式基坑的变形监测方案及结果进行评述。然后，采用有限元软件MIDAS/GTS建立井筒式基坑的有限元计算模型，与监测结果对比验证计算模型的准确性； 在此基础上，探讨井筒式基坑施工过程中的环向拱效应演变规律，并对基坑直径和围护桩桩径等影响因素进行参数化分析。最后，基于强度折减法对井筒式基坑坑内的二次开挖进行分析，研究内坑的平台宽度和深度对基坑稳定性的影响。结果表明： 1）现场实测的桩体水平位移最大为3.5 mm，最大沉降量为11.6 mm； 2）圆形基坑的环向拱效应可以采用土体的中主应力矢量图进行表达，随着基坑开挖深度的逐步增大，其环向拱效应作用的土体范围也逐步扩大； 3）当内外坑开挖深度比为0.44时，需考虑内坑开挖对基坑稳定性的影响。     

基于FLAC3D的基坑开挖方案优选

运用FLAC3D软件对深基坑工程的开挖方案进行数值模拟。不同的基坑开挖方案进行数值模拟,分析其对基坑变形的影响。重点研究同一基坑的不同开挖方法对基坑侧壁、支护桩、坑底隆起等变形量的影响规律。结合施工经验和数值分析,对基坑开挖方案进行设计,择优确定开挖方案,合理控制基坑变形,从而达到减小对周围环境的影响,降低工程造价和确保施工安全的目的。     

基坑开挖对邻近地铁区间隧道的影响分析

在深基坑工程施工中,基坑降水开挖会使得周围土体产生沉降。特别是当基坑邻近既有地铁区间隧道时,其开挖过程对隧道变形的影响更应得到重视。以沈阳地铁二号线邻近的恒隆广场深基坑工程为背景,通过有限差分软件FLAC3D进行数值模拟。结果表明:富水砂层地质条件下,降水开挖后地表沉降整体值并不是很大;通过不考虑流固耦合和考虑流固耦合的对比分析,得出不能忽视降水对周围土体扰动及区间隧道变形的作用;区间隧道主要以水平位移为主;在施工中,要着重对与基坑距离最近的右线隧道进行监测。     

基坑施工对近邻既有铁路线的影响研究

针对和融地块基坑工程施工，运用有限元软件Plaxis 3D对施工过程进行模拟，分析开挖过程对近邻天津地下直径线、京津城际铁路及津山线的影响。结果表明:对于土体位移，地表沉降随着基坑开挖深度的增大而逐渐增大，当开挖至坑底时达到最大，坑外土体变形随着与地连墙距离的增加而逐步增大，达到最大值之后，随距离的增加呈减小趋势；对于既有铁路线结构，变形主要由基坑方向水平位移与竖向位移控制，二者均随着基坑开挖深度的增加呈增大趋势，在靠近侧基坑开挖阶段，位移增幅最大；当基坑开挖至坑底时，既有铁路线结构位移达到最大，且均小于控制值，满足规范要求。     

基坑开挖对某既有隧道的变形影响数值分析

结合实际案例，利用FLAC3D有限差分法程序软件包对建筑基坑临近某既有隧道的施工进行数值仿真模拟、得出基坑开挖卸载会引起隧道发生向上的竖向位移及靠向基坑的水平位移。最大位移均出现在正对基坑开挖的隧道位置，且呈现距基坑水平距离越小，位移越大的特征。基坑开挖后，隧道最大竖向位移值为2.8 mm（竖直向上），最大水平位移为-0.4 mm（靠向基坑方向），其影响程度很小，属安全可控范围之内。     

FLAC3D进行土钉支护变形及支护参数分析

用FLAC^3D对基坑土钉支护进行数值模拟，对分步开挖支护时的不平衡力、土钉轴力、土体塑性区、竖向及水平位移进行研究，初步探讨了土钉支护参数对土钉轴力、基坑土体变形的影响，得到一些有参考价值的分析结果，为土钉支护优化设计提供了重要依据。     

多层桩锚支护深基坑开挖全过程数值模拟

为更直观地得到桩锚支护基坑在开挖过程中的变形和受力特征，并反馈于实际设计与施工，以珠海市某桩锚支护深基坑工程为例，基于有限差分软件FLAC3D建立精细化数值模型，计算分析各工况下基坑的变形和受力特性。分析结果表明：随着基坑开挖的进行，坑顶地表沉降量逐渐增大，最大地表沉降出现在距桩顶28 m的位置；坑顶地表沉降增速慢，表明预应力锚索的加入对于限制基坑变形具有较好的效果；锚索所需提供的抗拔力随开挖而逐渐增大，且第一级锚索所需提供的抗拔力最大，其次是第三级锚索；使用所建数值模型分析该基坑开挖过程是合理的，计算结果可为实际施工和设计提供参考。     

SMW搅拌桩围护基坑的时空效应分析

在软土基坑开挖施工中，运用时空效应规律，充分调动未开挖部分土体的承载能力，能够有效控制土体位移，保护周边环境，达到安全经济施工的目的。文章以天津地铁1号线营口道车站基坑施工为例，分析在采用SMW水泥土搅拌桩作为围护结构的基坑开挖施工中，如何选择合理的架设支撑时机以及开挖分块，以充分利用时空效应规律，控制基坑内外的变形，取得最大的经济效益。     

繁华商区深基坑爆破对邻近建筑物影响分析

以深圳地铁7号线华新站繁华商业区基坑爆破开挖施工为工程背景,运用FLAC3D模拟基坑周边建筑物在各种炸药单耗量的工况下的动力响应特性,并分析炸药单耗量对周边建筑物震动动力时程的最大震速的影响,通过拟合炸药单耗量和各建筑物的最大振动速度的数值关系式,得出临界震动速度所对应的炸药单耗量,以达到炸药单耗量优化的目的。     

基于正交试验的单桩复合地基沉降影响因素分析

随着高速公路的兴起，复合地基应用越来越普遍，且复合地基的沉降变形日益受到关注。采用FLAC3D软件，建立单桩复合地基模型，在分别分析沉降单一影响因素的基础上，进一步引入正交设计软件，分析多因素多水平组合下复合地基的沉降变形，并进行前后的对比分析，得出单一影响因素最佳水平取值的机械组合，并不能取得理想的降低复合地基沉降效果的结论。     

受偏压隧道影响边坡加固的数值分析

针对隧道工程建设中切坡引起边坡及隧道的变形,其稳定性受到不同程度的影响,采用三维有限差分计算程序FLAC30分析挖方边坡和坡顶隧道联合稳定性.通过对未开挖、未加固边坡进行数值模拟计算,得到水平位移和最大、最小主应力分布特征,分析其潜在滑动面和隧道围岩受拉影响区,确定其加固范围.根据抗滑桩受力特点,经比选,采用单排抗滑桩加固隧道边坡.数值计算结果表明:有限差分法能获得单排抗滑桩的合理设计和边坡坡脚及坡面受力情况,同时还能得到隧道围岩拉压应力的分布及优化覆盖层厚度,数值计算与工程监测数据吻合.     

基于快速拉格朗日的板式无砟轨道路基动力响应研究

将列车荷载简化为一激振力并作为等效轮轴荷载，运用FLAC3D内置的FISH语言编程实现列车荷载的定时、定点施加，从而模拟列车在轨道结构上的移动加载过程。以遂渝线板式无砟轨道路基结构为对象，建立三维动力分析模型，基于FLAC3D计算平台，利用编制的动力加载程序对轨道路基结构进行了动力响应计算，分析了列车移动荷载作用下路基各结构层的动位移、动应力响应特性以及动响应在路基深度范围内的衰减特性，并以基床表层为研究对象，着重考察了其刚度变化对路基动力响应的具体影响。     

太平隧道大型溶洞的三维地质建模方法研究

以某高速公路太平隧道项目为依托，运用FLAC3D作为一款专用的岩土工程数值分析软件，不仅拥有丰富的岩土本构模型，而且还提供了自定义本构模型的功能，在模拟岩土工程中的流固耦合、非线性大变形方面也有一定的优势。但是其前处理能力较弱，对于建立含有大型不规则洞室的三维地质模型往往比较困难，而ANSYS的前处理能力较强，正好可以弥补这一缺点，因此通过对太平隧道大型溶洞三维地质建模的研究，提出了以AutoCAD，Surfer和ANSYS为过渡平台的FLAC3D建模方法，并通过工程实例验证了这种建模方法的可行性和有效性。     

FLAC3D流固耦合渗流模型探讨

FLAC3D有限元软件内置4种渗流模型,直接决定计算结果正确与否。渗流场在三维空间中分布复杂,难以根据计算公式定量选用何种模型,不同文献渗流模型选择标准也不相同。为了找到简单、快速、合理的选择方法,有必要对4种渗流模型进行受力分析。以一100 m×100 m×10 m各项同性弹性立方体为例,基于4种渗流模型设计4种工况。通过对比和分析各工况下总应力和孔隙水压分布情况,主要结论如下： 1）模型A、模型C外荷载均由土颗粒骨架承担,其余2种模型流体也参与受力; 2）流体分担外荷载的比例与刚度系数和时间有关; 3）FLAC3D流固耦合过程正是通过调整刚度比、打开和关闭力学-流体进程来实现的。目前我国流固耦合计算基本基于FLAC3D有限元软件,文中结论适用于基础、隧道、基坑等工程,可供相关从业人士借鉴参考。     

基于邓肯-张E-B模型的边坡稳定性强度折减法的研究及应用

针对邓肯-张E-B本构模型和强度折减法在土质边坡稳定性分析中应用广泛,对其进行二次开发并嵌入FLAC^3D中具有十分重要的意义。利用FLAC^3D的二次开发平台,编制本构模型的相应程序,通过三轴数值试验验证了所编制程序的正确性;结合强度折减法求解了某土质边坡安全系数并判断出其潜在滑动面。     

吾隘中学滑坡稳定性数值模拟分析

结合滑坡现场勘察和物理力学试验,运用FLAC3D软件,对吾隘中学不同水文地质条件下的滑坡进行模拟,得出其安全系数、位移以及剪应变增量分布。结果表明:滑坡在饱和状态下,剪应变增量集中区贯穿于覆盖层与基岩交界处,最大位移分布在覆盖层,滑坡处于不稳定状态。     

广西某高速公路边坡开挖稳定性评价及加固效果分析

以广西某高速公路边坡的开挖加固工程为例，基于快速拉格朗日元法FLAC3D数值模拟分析，评价了该边坡在开挖支护过程中的稳定性。结果表明:在开挖到第三步时，坡体最大不平衡力不收敛，需对边坡进行加固设计。在施加锚索支护后，坡体的水平位移和最大剪应力区域均保持在工程要求的范围内，边坡的整体稳定性得到提高，可以保障开挖工程和高速公路路基施工的安全。     

不同地层条件盾构始发对地表沉降影响规律研究

针对盾构始发施工造成地表沉降过大、导致工程事故时有发生的问题,采用岩土通用软件FLAC3D建立盾构始发三维模型,对北京、杭州、南京和上海4个典型地区代表土层盾构始发施工的全过程进行模拟计算,总结出各典型地区盾构始发施工对地表变形的影响规律,并提出相应的施工建议。研究结果表明,相同施工条件下：1）不同地层盾构始发地表沉降差别较大,黏性土较砂性土沉降槽影响范围相对较大,中心点沉降量相对较小;2）典型地区均为黏性土条件下地表沉降较小,非黏性土地层条件下地表沉降较大且在横向基坑边界处地表差异沉降较大;3）典型地区从地表沉降控制效果由好到差排序为北京〉南京〉杭州〉上海。