连续变形场下的窄基坑抗隆起失稳上限解

以往对基坑抗隆起失稳的上限分析中,通常将土体分割成多个刚体快,忽略刚体快内部的剪切变形,且未考虑基坑的尺寸效应,因此难以反映基坑实际的变形机理。选择瑞利分布函数型式的位移增量,建立了Terzaghi机制下的窄基坑变形模型;采用了考虑土体各向异性和超固结比的土体抗剪强度表达形式,根据上限法原理,提出了考虑基坑几何尺寸的抗隆起安全系数计算方法;定量分析了基坑几何尺寸、超固结比和抗剪强度的各向异性系数等重要参数对抗隆起安全系数的影响规律。经典的基坑破坏案例和非线性有限元分析结果对比表明,考虑基坑几何尺寸的抗隆起安全系数计算方法考虑了内撑架设对基坑稳定性的影响,能够考虑基坑宽度和各向异性对抗隆起安全系数的影响。     

有限元强度折减法在加锚边坡设计中的应用

通过引入有限元强度折减法并结合工程实例,分析和比较了有限元强度折减法和极限平衡法在锚索自由段嵌岩深度设计中应用.结果表明:由有限元强度折减法得到的滑面半径和安全系数都比极限平衡法得到的结果大,若以极限平衡法搜索得到的滑面为准进行嵌固深度的设计将会因嵌固深度设计得过短造成锚索的失效,不利于边坡的安全.由于有限元法充分考虑了岩土体的弹塑性特性,得到的结论更贴近于实际,故建议在实际中可采用有限元法来指导锚索自由段嵌固深度的设计.     

有限元强度折减法在加锚边坡设计中的应用

通过引入有限元强度折减法并结合工程实例,分析和比较了有限元强度折减法和极限平衡法在锚索自由段嵌岩深度设计中应用.结果表明:由有限元强度折减法得到的滑面半径和安全系数都比极限平衡法得到的结果大,若以极限平衡法搜索得到的滑面为准进行嵌固深度的设计将会因嵌固深度设计得过短造成锚索的失效,不利于边坡的安全.由于有限元法充分考虑了岩土体的弹塑性特性,得到的结论更贴近于实际,故建议在实际中可采用有限元法来指导锚索自由段嵌固深度的设计.     

溶洞顶板厚度与嵌岩深度对桥梁桩基承载力的影响研究

岩溶区桥梁将嵌岩桩设置于下伏溶洞顶板上时,桩端顶板厚度和嵌岩深度是影响桩基受力安全的关键因素。嵌岩桩的桩基承载力由桩端承载力和桩侧阻力组成,主要为桩端承载力。为探明桩端顶板厚度和嵌岩深度对桩端承载力和溶洞顶板稳定性的影响规律,结合工程实例建立溶洞-桩-土一体化三维有限元仿真模型,分析不同桩端顶板厚度、嵌岩深度和溶洞顶板厚度对岩溶区下伏溶洞嵌岩桩桩端极限承载力的影响,进而分析桩端顶板厚度与溶洞顶板安全系数间的关系。结果表明：桩端极限承载力随桩端顶板厚度的增加而迅速增加;桩端顶板较厚时,嵌岩深度对桩顶位移及桩端极限承载力的影响较大;当溶洞顶板岩层较为完整时,嵌岩桩桩端顶板厚度可采用2.5倍桩径的设计值。     

基坑开挖对既有地铁隧道变形的影响研究

为研究基坑开挖对下穿既有地铁隧道变形的影响,考虑土体的小应变刚度,建立了有限元模型,模拟了基坑开挖过程,研究竖向开挖卸荷对下覆隧道变形的影响规律,分析不同开挖深度时下覆隧道的变形特性和变形影响区域,对比了不同基坑土体加固措施对隧道变形的控制效果.研究结果表明:竖向卸载主要引起隧道的竖向变形,坑底隆起,隧道竖向变形和影响...     

桥梁基坑开挖对邻近铁路路基的影响研究

在运营铁路影响范围内对新建桥墩基坑进行施工,基坑开挖会对铁路产生一定影响。为确保邻近铁路的安全,须对基坑的围护桩深度进行研究。 以济宁市海川路北延上跨新兖铁路的桥墩承台基坑工程为背景,调研相关土层的物理参数,运用有限元软件MIDAS GTS分析在不同的围护桩深度下,铁路路基土的沉降数值。通过对比现有规范,证明工程实施的可行性,可为类似邻近铁路路基的基坑开挖工程提供借鉴。     

基坑对既有地铁隧道衬砌的影响及变形控制

基坑工程位于地铁隧道之侧,基坑开挖卸荷导致地铁隧道衬砌产生位移,水平位移朝向基坑内侧,而竖向位移主要表现为隆起,地铁隧道衬砌竖向隆起量要大于水平位移;地铁隧道衬砌位移随着基坑开挖逐渐增大。地铁隧道离基坑越远且地铁隧道埋深越深,地铁衬砌竖向隆起量及水平位移就越小。以枫亭隧道明挖基坑为工程实例,采用地连墙+4道横撑+2道竖向支撑的支护方式、盆式开挖方法、合理的地连墙嵌固深度等方式来控制地铁隧道衬砌的变形,并以"地铁隧道结构的绝对竖向位移及水平位移要≤20 mm"为控制标准,对基坑开挖进行了数值模拟,结果显示控制措施能保证地铁隧道正常运营安全。     

顺层岩质路堑边坡稳定性数值极限分析

针对顺层岩质路堑边坡稳定的关键影响因素,采用有限元强度折减法,研究了边坡高度、坡顶堆载及工程防护对具一组贯通软弱结构面的顺层岩质边坡模型稳定性的影响,并与传统极限平衡法进行了对比验证。研究结果表明:边坡坡度大于岩层倾角时对稳定不利,安全系数随边坡高度增加而降低;坡顶堆载时,安全系数的降低取决于荷载和贯通塑性区的相对位置;挡土墙或锚杆通过对塑性区贯通带的阻截使塑性区转移到其他更薄弱的结构面,从而提高安全系数,塑性区贯通带的转移去向取决于初始支撑强度;基于Drucker-Prager屈服准则的安全系数有限元计算结果比基于莫尔-库仑准则的传统极限平衡法计算结果平均高出约22%,与郑颖人等约为25%的研究成果非常接近,说明有限元强度折减法可行。     

砂卵石地层半盖挖地铁车站深基坑变形特性

采用半盖挖法施工的地铁车站深基坑工程往往具有施工规模大、支护结构复杂、开挖深度大、施工场地狭小等特点,而砂卵石地层稳定性差,受荷载易变形,导致基坑安全事故时有发生。以成都地铁某半盖挖车站为例,采用有限元分析软件PLAXIS 3D,对基坑开挖过程中地表沉降及隆起、围护结构侧移、立柱变形情况进行数值模拟分析。受到基坑不对称开挖影响,基坑两侧结构及地表沉降变形略有差异：明挖侧顶部出现了朝坑外的位移,盖挖侧围护桩深层水平位移比明挖侧大;明挖侧累计地表沉降值比盖挖侧小;立柱在开挖过程中的竖向位移会受到上部荷载、坑内土体沉降及坑底隆起的共同作用,立柱上部结构会出现朝向明挖侧的弓形水平变形。     

雨水浸润后黄土边坡稳定性分析

为研究黄土边坡在雨水浸润下的稳定性,采用强度折减系数法对黏聚力、摩擦角进行折减,并对变形模量、泊松比做相应调整,设置了6种雨水浸润后的边坡物理模型进行数值分析.研究结果表明:雨水浸润深度在0～1.2 m时,滑动破坏面呈圆滑动,贯通到坡顶;当雨水浸润深度超过1.2 m,边坡安全系数下降较快,并沿着浸润面处呈塑性贯通发展趋势,随着浸润深度增加,滑动面从圆弧滑动逐渐过渡到沿浸润面滑动,从而引发浅层滑动破坏.     

雨水浸润后黄土边坡稳定性分析

为研究黄土边坡在雨水浸润下的稳定性,采用强度折减系数法对黏聚力、摩擦角进行折减,并对变形模量、泊松比做相应调整,设置了6种雨水浸润后的边坡物理模型进行数值分析.研究结果表明:雨水浸润深度在0～1.2 m时,滑动破坏面呈圆滑动,贯通到坡顶;当雨水浸润深度超过1.2 m,边坡安全系数下降较快,并沿着浸润面处呈塑性贯通发展趋势,随着浸润深度增加,滑动面从圆弧滑动逐渐过渡到沿浸润面滑动,从而引发浅层滑动破坏.     

斜坡软弱地基路堤填筑全过程稳定性

为正确评价国家重点建设工程渝怀铁路斜坡软弱地基填方工程的稳定性，按照极限平衡法的基本理论，运用Bishop法、Janbu法及Ordinary法等，分析了在斜坡软弱地基上填筑路堤时其稳定性受断面参数，如地层坡度、软弱土层厚度、路堤高度而变化的影响趋势。研究结果表明，随着路堤高度、软弱土层厚度、地层坡度的增加，最小安全系数将减小。在路堤高度与地层坡度增加两种情况下，填土连同软土一起从软土中部滑动失稳过渡到连同软土一起从软土底部失稳，而在软弱土层厚度增加情况下，则结论恰好相反。建议综合考虑滑动面的形状、位置、滑动区域的大小、最小安全系数等因素决定各种工程措施的具体实施，以达到工程安全性和经济性的有机统一。     

桩土相互作用对大跨连续刚构桥动力特性的影响

以一座大跨连续刚构桥为例,采用大型有限元分析软件midas/civil建立了全桥离散有限元模型,分别比较了全桥在承台底固结、等效土弹簧和等效嵌固3种不同边界条件下的动力特性。计算结果表明:桩土相互作用对大跨连续刚构桥的振型顺序和振型状态影响不大,但对频率影响较大。忽略桩土相互作用会使计算频率偏大,桩土相互作用对第2阶振型频率影响最大。采用适当深度的等效嵌固桩径可以模拟桩土相互作用。进行全桥动力特性分析时,不建议采用承台底固结简化模拟,建议采用土弹簧法来模拟桩土相互作用,以获取更为精确的动力特性计算结果。     

不同开挖顺序对基坑围护结构变形影响分析

基坑开挖顺序对围护结构的变形影响较为明显。结合杭州某地铁车站基坑工程项目，基于考虑土体小应变特性的硬化模型，采用三维有限元软件（PLAXIS 3D）进行了数值模拟，详细分析了施工过程中不同基坑开挖工况对围护结构变形、支撑轴力、地表沉降等变化的影响。结果表明：同一基坑的围护结构左右两侧变形差异显著，分析时不能简单将土层视为水平均布土层，需对变形较大的一侧土体减少基坑堆载，尽可能将荷载分布在围护结构变形较小一侧；地连墙水平位移、地表沉降均随基坑开挖及车站的建造逐渐增大；地连墙变形受基坑开挖顺序的影响较为显著，从中间往两侧开挖对地连墙的变形影响最小，仅为18.35 mm，相较于原工况减少约25%，对工程产生最有利的影响。     

临近铁路既有线的深基坑施工方案优化研究

在临近既有铁路线进行基坑开挖施工时土体受到车辆荷载振动干扰大,受地域限制开挖坡度小,给施工造成极大困难,尤其深基坑开挖必须选择安全、经济、可行的防护方案。以新建哈尔滨西客运站工程既有线王岗砖厂左线大桥3#墩基坑开挖防护方案设计为例,对临近既有线深基坑开挖防护方案进行研究和优化。对优化防护方案进行了抗倾覆、抗隆起和桩嵌固深度检算。实践表明:3#深基坑防护方案实施效果良好,确保了既有京哈线的行车安全。     

地铁站基坑开挖对相邻建筑物影响性分析

由于地铁3号线天津站基坑开挖施工过程中,基坑周边土体产生明显的变形,导致站后局建筑物产生一定程度的地基不均匀沉降和建筑结构产生裂缝,建筑结构存在安全隐患．为防止建筑结构进一步破坏和制定保护方案,对建筑地基进行了施工期间的沉降监测．依据监测结果,采用大型有限元软件ANSYS对基坑不同开挖深度时地基不均匀沉降对建筑物可能造成的影响进行了分析,对其结构性能进行了合理评价．结果表明：目前沉降量暂时不会导致承栽结构破坏;相邻框架柱间最大沉降差与相邻框架柱间距的比值5‰为建筑物不发生结构性破坏的临界不均匀沉降条件．其结果可作为地铁基坑施工时制定站后局保护方案的参考,也可作为其它工程的参考．     

考虑水力效应的裂缝边坡稳定性非线性能耗分析

现有考虑水力效应的裂缝边坡稳定性分析大多基于线性破坏准则,而岩土体破坏往往呈现非线性特征,因此开展水力效应影响下的裂缝边坡稳定性非线性极限上限分析具有重要意义。基于极限分析上限定理及强度折减技术,结合“外切线法”非线性破坏准则,构建坡顶含竖直裂缝的边坡对数螺旋线破坏模式,根据虚功原理推导出裂缝边坡安全系数解析式,通过MATLAB优化计算,结合边坡工程实例探讨了典型因素对裂缝边坡稳定性、临界裂缝及滑动面位置的影响规律。研究结果表明：随着地下水位h的持续上升,边坡安全系数不断降低,临界裂缝深度逐渐增大且临界裂缝位置逐渐向坡顶缘偏移;非线性系数m明显影响边坡的稳定性,边坡安全系数随着非线性系数的增大显著减小,采用线性破坏准则会高估地下水位变化对边坡稳定性的影响;随着非线性系数的增大,临界裂缝深度随之增大,临界裂缝位置距离坡顶缘越来越远,滑坡体体积逐渐增大;裂缝与坡顶缘距离l_m随着非线性系数m的增大而增大(当m增大0.2时,l_m增大约1 m),且随着裂缝与坡顶缘距离的增大,边坡安全系数无明显变化,临界裂缝深度先逐渐减小后趋于稳定。     

基坑开挖对既有道路路基变形的影响分析

为了探究基坑开挖对邻近道路路基变形的影响,依托软土地区某典型基坑工程,采用大型通用有限元数值分析软件ABAQUS对此开挖工程进行建模,研究基坑开挖时的不同开挖深度和不同支护系统对路基变形的影响,并对比不同工况下路基表面的沉降量和水平位移值。分析结果表明:随着开挖深度的增加,路基顶面竖向变形量和路基边坡水平变形量都随之增加;同一开挖深度、同一支护系统下路面的水平位移受与基坑水平距离的影响相对较小。因此基坑开挖过程中应减少每次开挖的深度,避免对路基影响过大。研究成果可为类似基坑开挖工程设计提供计算依据,推进基坑开挖对道路影响的研究。     

考虑渗流-应力耦合的不同降雨条件下非饱和土边坡稳定性分析

降雨是诱发边坡失稳破坏的主要因素之一,由此造成的经济损失极其巨大。通过Geo-studio有限元数值分析软件,在考虑/不考虑渗流-应力耦合作用情况下,对非饱和土边坡有效应力和孔隙水压力进行对比分析,研究了不同降雨强度、持时和类型对边坡稳定性的影响。结果表明：渗流-应力耦合作用使得表层孔隙水压力上升速度及土体基质吸力消散速度加快,土体强度降低,耦合分析得到的安全系数比非耦合分析小;降雨强度越大,雨水下渗速度越快,边坡稳定性安全系数下降速度越快;降雨持时越长,降雨入渗影响深度增加,边坡稳定性安全系数越低;前锋型降雨作用下边坡稳定性安全系数下降最快,其次是均匀型降雨,最后是后锋型降雨。     

土体宽度非对称基坑变形特性分析

采用MIDAS/GTS有限元软件对邻近有地铁车站形成的两侧土体宽度非对称的基坑开挖进行数值模拟,详细分析一侧为半无限土体,另一侧土体宽度由有限土体逐渐变为半无限土体的基坑变形特性,并与现场监测数据进行对比分析。结果表明:在厦门地区地层条件下,基坑有限土体侧的变形明显小于半无限土体侧,基坑有限土体侧土体宽度对基坑变形的影响范围为1.5倍左右基坑开挖深度。具体表现为随着基坑有限土体侧土体宽度的增大,基坑坑底隆起值增大,基坑半无限土体侧地表沉降量、桩体水平位移量减小,基坑有限土体侧地表沉降量、桩体水平位移量增大,基坑两侧变形逐渐变化至基坑两侧均为半无限土体时的变形量。