基坑开挖对下卧既有隧道变形影响数值分析

文章以粉土中既有隧道上部基坑开挖为例,采用ABAQUS有限元软件建立模型,在考虑了四种工况的基础上,分析基坑开挖对隧道顶部和底部位移、隧道水平位移、基坑底部位移以及桩墙位移的影响。结果表明:基坑开挖会引起隧道向上隆起,且隧道顶部隆起值大于底部隆起值,隧道底部隆起值大约为隧道顶部的60%～70%,隧道向上隆起速率与基坑开挖深度基本呈线性增长关系;随着基坑的开挖,隧道两拱腰向内部收敛,最大水平位移发生在隧道拱腰位置;随着基坑开挖深度的增加,基坑底部隆起增大,且隧道的存在对基坑底部的竖向变形影响较小,基坑中部隆起值略大于两侧;桩墙顶部水平位移最大,随着土体深度的增加,桩墙的水平位移逐渐减小。     

扬州膨胀土地层深基坑受力与变形特性研究

为研究扬州膨胀土地层中深基坑施工过程受力与变形特性,文章基于扬州某隧道工程深基坑开挖实例,进行了大量现场实测分析,结果表明:(1)围护结构深层水平位移最大值位置基本位于基坑开挖面以上0~7 m范围内。最大深层水平位移值约处于0.13%H~0.34%H之间,墙顶竖向位移处于-0.13%H~0.11%H之间;(2)立柱隆沉值位于-0.05%H~0.17%H之间。相邻两立柱的差异沉降值为0.14%;(3)地表沉降值约位于0.04%H~0.14%H之间,最大地表沉降值在距离基坑边0.5H_e~0.7H_e范围内,影响范围约为2.5H_e。而最大地表沉降值与最大围护结构侧移的比值约为0.27~0.42范围,地表沉降值远小于围护结构水平位移值;(4)孔隙水压力和侧向土压力在施工中逐渐减小,土压力包络线为典型的梯形包络线的形式,土压力位于1.07γH_e包络线范围内;(5)膨胀土基坑在施工中表现出明显的膨胀变形。分析得到的各项受力与变形值范围,对于扬州膨胀土基坑设计和施工变形控制具有一定参考价值。     

基坑开挖对近接地铁车站的影响规律研究

文章依托广州地区某邻近运营地铁车站的基坑工程,使用数值分析方法,建立了考虑车站结构-土体-基坑围护结构共同作用的二维非线性数值计算模型,研究了基坑与车站间隔距离、基坑开挖深度等参数变化情况下,地铁车站结构的变形规律及振动响应特性。计算结果表明,基坑开挖明显改变了邻近地铁车站的变形场。基坑开挖越深,距离车站越近,影响越加明显。基坑开挖引起地铁车站的变形表现为竖向隆起和向基坑内侧移动;随着基坑开挖深度的增加,车站结构水平位移变化较为明显,最大竖向位移变化不大,但竖向位移差变化明显,对结构影响较大;在列车动载作用下,随着基坑开挖深度增加和间隔距离的减小,对基坑围护结构本身和邻近车站结构的振动响应特征都将产生影响,而且这种影响均是加剧结构的振动。文章进一步提出了控制车站结构变形的技术措施,为类似地铁车站设计和施工提供了参考。     

基于Q系统的地下洞库中台阶最佳开挖高度研究

为了确定基于Q系统的洞库中台阶最佳开挖高度,文章依托锦州大型地下储油洞库工程,首先根据现场的Q值、RMR值和BQ值统计资料,比较了Q值法与其它围岩分级方法,建立了Q值与RMR值、BQ值的数学函数关系。然后采用数值模拟和现场监测方法,分析不同围岩条件下不同台阶高度对洞室变形和应力的影响及其最大值分布区域。研究结果表明,中台阶开挖高度相同时,随着Q值的减小,竖向位移和水平位移值越来越大;同一Q值范围条件下,中台阶的开挖高度对竖向位移和水平位移的影响较小,不起主导作用;不同Q值范围下中台阶开挖高度不同,对最大水平应力及竖向应力的最大值及其发生的位置影响显著。最后根据最大应力值及其位置提出了中台阶合理高度范围。     

软土地区狭长型深基坑开挖引起深层土体变形分析

在深厚软土地层中开挖狭长型深基坑将对周边环境产生较大影响。文章通过建立三维有限元模型,采用HS-Small小应变本构模型模拟狭长基坑开挖过程软土变形特性,分析在狭长基坑开挖过程紧邻土体深层位移发展规律。结果表明:邻近土体竖向及水平位移对基坑开挖深度敏感,随着基坑开挖深度的增加而增大;水平位移发展曲线呈V形或弓形形态,最大水平位移基本与开挖深度一致;开挖深度以上土体发生沉降变形,而开挖深度以下土体由于基坑卸荷发生隆起变形;当拆除支撑而不及时施作新梁板结构时,将减弱整体支护刚度,引起地层水平位移与沉降。由于基坑空间效应影响,基坑长边测点水平及竖向位移最大,短边测点次之,坑角最小。     

南京软土地区超长异形深基坑地连墙变形性状分析

为研究南京软土地区基坑围护结构的变形性状,文章通过对南京超长超深异形基坑的现场实测数据进行分析,探讨了深基坑围护结构变形的原因。结果表明:基坑地连墙的侧向位移均呈向坑内的凸鼓型,钢筋混凝土支撑和钢支撑在控制地连墙变形上的差异不大;地连墙侧向位移最大值在开挖深度的1%以下,最大位移发生的位置一般位于开挖点以下4 m至开挖点附近;无量纲化的地连墙的最大侧移随墙底以上软土层厚度的增大而减小,无量纲化的地连墙最大侧移的深度位置随着墙底以上软土层厚度的增大而略微上移;基坑坑底抗隆起系数相较其它基坑数据更高,地连墙的最大侧移也更小;地连墙插入比、水平支撑间距与地连墙变形的关系不大。     

考虑蠕变与渗流作用的软土基坑开挖模拟研究

为研究渗流与蠕变的相互耦合作用对软土基坑开挖的影响,文章以深圳地铁11号线前海湾站基坑工程为背景,基于FLAC~(3D)中的渗流和蠕变分析模式,对不同计算条件下软土基坑的桩后水压力、桩位移、地表沉降以及坑底隆起等的变化规律展开研究。研究结果表明:(1)渗流和蠕变作用均会对基坑开挖变形产生较大影响,只有综合考虑这两者间的相互影响,才能保证基坑开挖模拟计算结果与实际相符合;(2)基坑开挖过程中,基坑两侧桩最大位移值和位置都与开挖时间呈指数衰减关系,而基坑两侧地表最大沉降除会在每次降水过程中急速增大外,其余时段则与开挖时间保持相对缓慢的线性增长关系;(3)随着潜水水位埋深的增加,基坑两侧地表最大沉降和桩体最大位移都将线性减小。     

基坑开挖引起下方运营隧道位移的预测与控制技术研究

针对基坑开挖过程中对下方运营地铁隧道的保护问题,通过基于工程实测的隧道回弹隆起值的监控,对隧道回弹隆起的规律进行了分析研究。在考虑基坑开挖时空效应的基础上,分别对基坑放置时间、开挖方式、分块开挖宽度对隧道回弹变形的影响进行了分析和归纳,得出了隧道位移受基坑放置时间、开挖方式、分块开挖土体宽度的影响的规律。     

深基坑开挖对紧邻建筑物影响分析及加固措施优化研究

深基坑开挖对邻近建(构)筑物的影响较大,威胁建筑物的安全。文章结合昆明某地铁车站深基坑紧临既有建筑物开挖工程案例,采用数值模拟方法对其加固方案进行了优化设计,研究了加固深度和加固位置对既有建筑物水平和竖向位移的影响规律。结果表明:数值模拟结果与实测数据较为接近,该方法能够较好地反映基坑开挖对周边建筑物的影响;随着加固深度的增大,既有建筑物的位移逐渐降低,但当加固深度超过某一限值后,位移减小量逐渐降低;随着加固位置远离既有建筑,既有建筑位移逐渐增大,但当加固位置距基坑较近时,既有建筑位移也较小。     

基坑开挖引起邻近既有地铁隧道位移计算的研究

文章考虑基坑坑底和侧壁的开挖卸荷应力以及坑底围护结构的遮拦效应,基于Mindlin位移解公式,提出了一种半解析半经验解方法,推导得到了基坑开挖引起邻近既有隧道位移的计算公式,分析了基坑尺寸、与隧道相对位置的改变以及加固控制措施对既有地铁隧道位移的影响。研究结果表明:隧道的水平和竖向位移随着隧道埋深的加大而有所增加;随着基坑与隧道净距的减小,隧道位移则明显增大;基坑开挖长度的增加对隧道位移影响较小,而基坑开挖宽度和开挖深度会对隧道位移产生明显影响;该方法可以考虑加固控制措施的效果,随着基坑围护结构应力损失率的减小,隧道最大水平位移呈线性减小,但隧道竖向位移变化不大。     

深厚软土地层长大深基坑开挖施工的实测与分析

深基坑施工会对周围土体、围护结构及周围环境的安全造成极其不利影响。文章依托佛莞城际铁路长大深基坑工程,针对基坑开挖过程中地表沉降、建筑物沉降、墙体深层水平位移、墙顶水平位移及竖向位移和支撑轴力实施监控量测,并对监测结果进行深入的分析。结果表明:在基坑开挖初期,墙体侧移表现出悬臂弯曲状,水平位移最大值点在墙顶附近处。随着开挖深度的增大,其最大值点位置逐渐向下移动,最终出现在坑底处;基坑开挖60～120 d内,墙顶竖向位移发展非常迅速,墙顶水平位移达到位移总量的65%左右。基坑开挖120 d后,其位移量变化越来越慢;随着基坑开挖深度增大,支撑轴力越来越大,基坑开挖完成后各道支撑轴力均达到最大值。     

基坑边坡水平位移监测及MIDAS/GTS有限元模拟分析

以张家口市一施工工地基坑开挖设计方案为依托,运用MIDAS/GTS NX三维有限元数值模拟分析软件进行基坑边坡倾斜数值模拟研究。通过现场测定得到土的各项参数,应用于三维模型,验证MIDAS/GTS NX软件数值的合理性。结果表明:通过将MIDAS/GTS NX软件模拟得到的数据与现场实测数据相比较,因现场环境的不确定性,模拟数值与现场实测数据略有不同,但可为基坑开挖提供参考数据,为日后工程项目提供借鉴。     

基于Hoek-Brown准则的开挖台阶长度力学特性研究

文章基于Hoek-Brown屈服准则,采用有限元数值模拟方法对不同开挖台阶长度条件下的隧道施工过程进行了三维数值模拟,分析了隧道推进过程中横断面及地表位移响应规律。研究表明:随着台阶长度的增长,水平收敛量以及拱顶沉降量均将增大,开挖台阶长度分别为4 m,6 m,8 m和10 m时,相比于2 m台阶长度,其拱顶沉降量分别增长了9%,25%,29%和36%,水平收敛量分别增长了9%,12.5%,15.6%和25%;台阶长度对于开挖后主应力的变化影响较小,对于塑性区的影响也不是很大。     

富水岩溶区基坑稳定性影响规律与分析

广州、深圳等城市分布有富水岩溶区，地下水丰富、发育形态复杂，在地铁建设过程中易导致突涌水、坍塌等安全事故。依托广州某地铁车站工程，首先通过现场抽水试验得到场地渗透系数为6.32 m/d，预测了基坑总涌水量，采用数值模拟进行了两次过程试验，得到降水终态误差分别为14.92%和7.08%，结果较为理想。进一步研究了不同形态的富水溶洞对基坑稳定性的影响规律，并基于灰色关联理论对各影响因素进行敏感性分析，其中地下水位和溶腔水压对围护结构水平变形的影响较大，敏感度分别为0.946和0.925；洞距和溶腔水压对地表沉降影响较大，敏感度分别为0.999和0.975；洞距和直径对支护结构最大拉应力和基底孔隙水压影响较大。     

卵石地层地铁隧道近接施工位移特征研究

以北京地铁9号线某区间隧道近接既有铁路桥梁施工为背景,文章基于Hardening-soiJ本构模型采用三维数值计算与现场实测结果相对比的方式,研究卵石地层地铁隧道近接既有铁路桥施工的位移特征。研究得出的结论为:(1)卵石地层岩体较为松散,胶结性较差,围岩稳定性较低,可引入Hardening-soil模型模拟其应力-应变关系;(2)区间隧道开挖引发的竖向位移主要集中在隧道拱顶部位,并随着向地层深部的发展逐渐衰减;(3)地铁区间隧道施工引发的地表沉降可认为是两条单洞隧道地表沉降曲线的叠加,现场实测与数值计算得出的规律一致;(4)既有铁路桥结构最大位移值小于《铁路线路修理规则》的容许位移,现有开挖方式和支护参数满足既有结构安全运营条件;(5)地铁区间隧道开挖引发的地层、既有桥梁结构水平位移整体较小;(6)区间隧道开挖引起的土体扰动主要集中在隧道洞周5.4 m范围内。     

基坑群开挖对近接运营地铁隧道隆沉变形的影响研究

文章以深圳地铁车公庙枢纽工程为例,研究了受基坑群开挖影响的近接运营地铁隧道的隆沉变形规律及其变位控制措施。为了达到控制既有隧道及轨道结构变位的目的,通过方案优化、理论分析和数值模拟等研究手段,根据结构变位分配原理,制定了基坑群施工各步序轨道结构的变形控制标准。受基坑开挖卸载效应的影响,近接既有隧道具有明显的变位叠加效应,其中基坑开挖卸载和降水是影响结构变形控制的关键步序。基坑降水对控制下卧隧道隆起变形是有利因素,但紧邻侧方位基坑降水对控制结构水平变形是不利因素,因此在设计和施工中应综合考虑地下结构不同方向变位基准来制定合理的降水措施。实测结果表明,基坑群开挖过程中既有地铁轨道结构变形满足控制标准要求,验证了变形控制基准的合理性和工程措施的有效性。     

浅析海积淤泥地层地铁车站基坑群的相互影响

深圳地铁前海湾车站地处前海填海区域,属于典型的海积淤泥地层,在复杂的海积淤泥地层条件下进行地铁车站基坑开挖、控制基坑围护体系及周围地层的稳定是整个工程施工的重点,也是一大难点.前海湾综合交通枢纽工程呈平行布置,在开挖过程中多个基坑会产生相互影响,通过对不同的基坑间距、两个基坑开挖顺序和加固措施进行数值模拟,研究基坑围护结构位移与两个基坑施工中基坑间距、基坑开挖顺序的关系,得出了产生相互影响的基坑间距、合理的开挖顺序及加固措施.     

砂土地层深基坑开挖引起下卧隧道变形机理研究

深基坑开挖引起的应力释放将不可避免地引起邻近隧道的附加应力和变形。通过开展三维有限元数值分析,研究了深基坑开挖尺寸和管片接头刚度对下卧隧道三维变形的影响。利用土工离心模型试验验证了有限元计算模型和结果的合理性。在基坑中心线下,隧道隆起和横向弯曲应变随基坑开挖长度的增大而增大。当基坑开挖长度为基坑开挖深度的9倍时,隧道隆起和横向弯曲应变达到峰值;隧道纵向弯曲应变几乎接近于零。当基坑开挖长度大于9倍的开挖深度时,基坑—土—隧道的相互作用可简化为平面应变问题。若不考虑短基坑的三维效应,基坑—土—隧道的平面应变简化将严重高估隧道隆起和横向弯曲应变。隧道隆起随接头刚度的增加而逐步降低,然而隧道横向和纵向弯曲应变随接头刚度的增加而增加。因此,带接头的非连续隧道假设为连续性结构,隧道隆起会被大大低估,而隧道弯曲应变则被高估很多。     

邻近既有深基坑的盾构法隧道施工地层变位分析

文章针对盾构隧道邻近深基坑推进的工况,进行室内缩尺模型试验,并建立了对应工况下的盾构隧道-土体-基坑围护结构三部分共同作用的三维有限元计算模型。通过对比同一工况下的室内模型试验和数值计算结果,验证了三维数值分析的可行性和可靠性;得到了邻近既有深基坑的盾构法隧道施工引起周边地表沉降的分布特点及其变化规律;分析了盾构隧道开挖引起的横断面不同深度处地层位移的特点;分析了隧道上方的地表沉降分布受邻近既有基坑的影响及沉降值随盾构隧道推进进度的变化规律,得到了盾构隧道对基坑围护结构的位移影响情况;并提出了盾构隧道施工过程中对周边地表沉降、地层变位及基坑围护结构位移与变形进行实时监测的建议。     

穿风化槽水底隧道施工中围岩变形行为分析

对穿越风化槽和一般岩层的水底隧道分别进行实体建模,应用有限元程序对其施工全过程进行弹塑性数值模拟,得出施工过程中两种工况下目标断面地表、拱顶、仰拱、边墙和目标掌子面处围岩的变形行为及位移分布规律。结果表明,地表沉降主要发生在上台阶的开挖过程中;地质条件越差,目标断面之前的岩体开挖产生的地表沉降占总沉降量的比重越大,更应注意加强超前预支护;地层隆起显著区域集中在距洞壁4 m范围内;水平位移则集中在距洞壁6～8 m的范围内;目标断面最大Z向位移点位于掌子面中心下方。