连续变形场渗透力对基坑抗隆起失稳上限分析

研究目的:地下水是造成基坑失稳的一个重要因素,为体现地下降水和超孔隙水压的影响,本文采用基于Rayleigh分布的沉降曲线,构建基于Terzaghi机制的基坑抗隆起连续变形场机制,以形成考虑地下水渗透力作用下的深基坑抗隆起安全系数计算方法。研究结论:(1)将渗透力视为外荷载施加在土体微元上,考虑土体参数(c和φ)对剪切强度的影响并推导了沿深度逐渐递增的抗剪强度的简化计算方法;(2)将渗流场做功代入虚能量守恒平衡关系式,通过对地下水位、颗粒流失、土体参数、墙长等主要参数指标的分析和工程实例的对比验证,论述了本文方法的适用性;(3)实例验证表明,对于受降水和超孔隙水压影响较为明显的深基坑开挖,渗透力的存在一定程度上降低了基坑抗隆起稳定性;(4)本文计算方法有助于弥补现有方法的不足,对预测受地下水影响明显的基坑安全稳定性具有更高的精度。     

宁波软土地区相连深基坑开挖施工时空效应实测分析

软土深基坑施工期变形具有明显的时空效应,以宁波软土地区相连深基坑为工程背景,对软土地区相连深基坑开挖的时空效应开展研究。基于基坑施工过程中地表沉降、地连墙水平位移、支撑轴力的监测数据,分析施工工序、开挖深度等因素对不同位置处基坑结构与土体的变形影响,并通过有限元软件对2基坑同时开挖的情况进行计算讨论。研究结果表明:采用2个基坑单独开挖的顺序,在一个基坑开挖时,已完成的地连墙或已封顶的车站结构将对这一侧的地表沉降和地连墙水平位移有较好的约束作用;地表沉降与地连墙水平位移在基坑长边上的值大于端头部分,且这2个变形值具有明显的深度效应,即随着开挖深度的增加,变形值增加更快;支撑轴力的变化主要受开挖土体的位置影响,越近的土体开挖,支撑轴力增加越大;若采用2基坑同时开挖的方式,控制中间部分地连墙的变形将是重点,施工安全也面临较大挑战。     

有限土体土压力理论在兰州地铁1号线工程中的应用研究

针对典型砂卵石地层条件下地铁车站基坑与邻近构筑物间形成的有限土体,从有限土体土压力的形成机理出发,通过解析法建立能完全反应土体受力状态的有限土体土压力计算模型,提出考虑土体黏聚力影响的有限土体临界宽高比与临界宽度修正模型,明确有限土体临界宽高比主要介于0.55~0.65,基本不受基坑开挖深度的影响,明确了有限土体临界宽度与基坑开挖深度成线性关系,基坑开挖深度越大,有限土体土压力与经典土压力之间的差异越明显,深度≥10 m的超深基坑必须考虑有限土体土压力的作用,有限土体土压力能有效减少基坑围护结构内力与配筋,精细化设计有利于控制工程造价。     

富水砂层地铁换乘车站施工对既有车站影响研究

依托实际工程,采用流固耦合的数值分析方法,并结合现场实测数据,对比研究富水砂层地区换乘车站施工期间,不同降水深度和开挖方式对既有车站的影响规律。结果表明：基坑降水的渗流固结作用有利于缓解坑底土体因开挖卸荷和围护结构挤压引起的隆起,考虑基坑降水的数值计算结果更接近实际值;基坑降水有利于抑制坑底隆起,对于变形要求相对严格的工程,可适当增加坑底降水深度来控制既有车站上浮量;对于一侧开挖面积较小的十字换乘车站,对称开挖对竖向位移的影响不大,但对水平位移影响较为明显。     

长大深基坑施工围岩动态变形规律

针对目前对深基坑施工围岩动态变形规律缺乏系统研究的现状,以武广客运专线上的金沙洲隧道明挖段深基坑工程为实例,建立空间有限元模型,实现了施工动态模拟;分析了长大深基坑施工过程中,各部位围岩的动态变形和分布规律,并指出了围岩变形的关键位置与施工环节。研究结果表明:坑周土体沉降在竖直方向表现为沿深度逐步减小,最大值出现在地表,但在水平方向上,沉降规律较复杂,受到围护桩自身刚度的影响,呈现为"勺"形,最大沉降位置并非出现在桩顶位置,而是离桩顶约11 m处;坑周土体水平位移随基坑开挖逐渐增大,且位移中心逐渐下移,直至开挖深度2/3处;基坑开挖后,基底产生一定程度的回弹和内挤变形,开挖深度越大,土体条件越差,变形越大。     

流固耦合作用下基坑开挖及降水对下卧既有地铁隧道的影响研究

为研究基坑开挖及降水对下卧既有地铁隧道变形的影响,基于比奥固结理论,结合修正摩尔库伦本构关系,建立考虑流固耦合的三维有限元分析模型,探讨基坑降水深度、降水速度、土体渗流特性、基坑开挖工艺等对下卧既有地铁隧道及其围护结构的影响,并与现场监测结果进行对比验证。研究结果表明:基坑降水深度对隧道结构变形有着较大影响,适宜的降水深度有利于抑制地铁隧道的隆起;在分块开挖效应下,隧道最终呈"M"形曲线隆起,竖向位移最大处位于隧道中部的两侧位置;土体渗流存在空间差异性;基坑降水速度会对隧道围护结构的内力产生重要影响,随着降水速度的增大,围护结构的内力会继续增长;隧道衬砌结构变形呈"水平向压缩、竖向拉伸"的竖椭圆状发展,隧道靠近基坑两侧的腰部变形较大;考虑基坑降水的流固耦合分析结果更接近现场实测结果。     

渗流-应力耦合作用下基坑开挖变形性状分析

大量的基坑事故表明,地下水控制失效是引起事故的重要原因之一。以某基坑开挖为工程背景,借助大型有限元软件Midas-GTS,研究了基坑降水和开挖施工过程中其变形性状,主要分析了基坑周围渗流场的分布、基坑周围地面的沉降、围护桩的挠曲变形和基坑底部隆起。计算结果表明,与未考虑渗流应力耦合作用相比较,在考虑渗流应力耦合作用下设计的基坑更偏于安全。     

软土地区基坑回弹对工程桩的影响分析研究

研究目的:软土地区深基坑中的工程桩,如在设计中没有充分考虑基坑卸载回弹引起的桩身拉力影响时可能会导致桩身断裂的严重事故。通过本文的研究,认真分析深基坑开挖对桩身内力、变形及极限承载力的影响,提出软土地区考虑基坑回弹影响的桩基的设计方法,确保工程安全。研究结论:本文采用MIDAS/GTS软件对虹桥综合交通枢纽工程的试桩及深基坑中的工程桩进行了有限元模拟分析,并与试桩结果及工程桩回弹监测结果进行了对比分析。提出了在分析基坑回弹对深基坑中桩基的影响时桩土摩擦界面参数的确定方法;提出了在软土地区的深基坑中桩设计时考虑基坑回弹影响的设计原则、方法与相关建议;探讨了基坑回弹对桩抗拔承载力的影响。     

地铁深基坑开挖对下部既有公路隧道的影响分析

以昆明地铁3号线西山公园站深基坑工程骑跨既有公路隧道为工程背景,利用Midas-GTS建立二维数值模拟深基坑全过程,研究基坑开挖对下方既有隧道的变形影响规律。分析坑内加固和基坑时空效应施工措施对控制隧道上抬变形的影响,结合现场实际监测数据和有限元分析表明:(1)基坑开挖对下部岩体具有显著的垂直方向卸荷作用,其受力状态和形状的改变程度受限于上部土体性质、土体开挖量、开挖方式及隧道围岩性质;(2)坑内加固后可明显降低隧道衬砌的隆起变形,降幅约为18%;(3)实际监测数据略小于计算结果,但变形趋势二者较为吻合。     

有限土体土压力理论在异型深基坑工程中的应用研究

针对砂卵石地层新建隧道穿越既有线面临的异型深基坑工程,对基坑侧壁与既有地铁车站风亭间的夹土体进行受力分析,明确在平均土体宽度b=3.5 m条件下,对于竖直段,当开挖深度大于6.5 m时,就必须考虑有限土体土压力的影响,提出相应的计算模型与简化公式,发现有限土体土压力与开挖深度近似成线性关系;对于扩挖段,基于有限土体受力特性,提出扩挖段有限土体土压力计算模型与简化公式,由于扩挖边承受一定的土体自重,因此扩挖点处基坑侧壁土压力有所增加,扩挖段有限土体土压力与开挖深度近似成指数关系,但随着扩挖深度的增加,有限土压力明显小于常规土压力,同时随着扩挖段有限土体宽度的减小,有限土压力与常规土压力差值趋于稳定;最后通过数值分析,发现有限土体土压力作用下,异型基坑自身的变形相对较小,其水平变形主要集中在左侧隧道侧与基坑扩挖段,同时基坑的变形与裂缝均能满足规范要求。有限土体土压力能有效减少基坑围护结构内力与配筋,精细化设计有利于确保工程安全并控制工程造价。     

基坑降水对滨海软土地区基坑施工的影响分析

为讨论滨海软土高水位地区基坑降水对施工的影响,采用Midas GTS NX数值模拟软件依据广州某淤泥质软土场地基坑建立了3D分析模型。分别对未进行降水处理、一次性降水、分次降水三种不同工况下的基坑模型进行讨论,对基坑开挖后整体变形、内外部的土体变形、围护桩变形、锚索应力等力学参数进行了分析。结果表明,降水对基坑的变形控制有利,在条件允许时采用分次降水效果最佳。不降水工况与降水工况对比,土体与支护结构的最大变形位置会产生变化,基坑边角位置采用排桩+内支撑被动支护形式支护,位移控制效果比锚索主动支护效果略逊一筹。     

基于PLAXIS软件的深基坑变形与内力分析

深基坑变形和内力的发展变化是深基坑设计和施工中需要考虑的最为主要的一个因素,在以往的基坑设计中,往往采用较为简单的极限平衡法或者弹性抗力法来估测深基坑的变形和内力。但极限平衡法难以计算支护结构的变形,弹性抗力法又不能计算支护结构周围土体的变形。本文通过有限元方法分析支护结构和土体共同作用时对基坑变形的影响。分析结果证明:有限元方法可以通过将基坑开挖分解为若干工况,使内力和变形分析成为一个连续变化的过程,能够更好地模拟深基坑实际的应力变化状态,可为基坑设计和施工提供更加准确的参考数据。     

滨江软土地层逆作法深基坑变形及控制研究

以某滨江软土地层逆作法深基坑为依托,利用有限差分软件对该基坑进行了数值仿真,结合监测数据对不同开挖深度下地连墙、内支撑轴力及基坑外土体沉降的变化规律进行了较为系统的研究。逆作法基坑地连墙的水平变形随开挖深度近似呈"弧形"分布,水平位移最大值出现的位置在基坑开挖面底部,与顺作基坑的变形规律区别较大;基坑开挖影响范围较大,距离基坑开挖深度2倍的地表也能受到基坑开挖的影响,地表监测点的沉降趋势及沉降曲线形态类似;该模拟方法及变形监测所得规律可以为类似基坑工程提供科学指导和理论依据。     

温州市域铁路明挖深基坑施工变形规律实测研究

软土城市地区,轨道交通明挖深基坑开挖引起的变形效应是工程建设过程中的一项重要控制内容。本文依托温州市域铁路某标段明挖深基坑工程,基于现场实测,分析了深基坑施工影响效应的地表沉降、立柱轴力、土体和墙体水平位移等因素。分析结果表明:地表沉降变形在深基坑开挖后开始加速,至底板混凝土浇筑完成后,地表沉降速率开始减缓,但累计沉降依然在增大。在深基坑开始开挖的一个月之内,土体深层水平位移变化非常明显,随开挖深度逐渐增大,在深度为13 m附近达到最大值,随后土体深层水平位移随深度的增加而减小;连续墙墙体的水平位移变化趋势基本上与土体深层水平位移一致;深基坑周边建筑物在基坑施工初期沉降较小,后期距离深基坑位置越近,建筑物累计沉降越大。     

新建地铁车站施工对既有地铁车站的影响研究

文章基于苏州地铁某车站,采用现场实测与数值模拟相结合的方法,研究深基坑开挖对周围土体影响规律,分析新建车站施工对临近既有车站受力变形影响。经研究,基坑开挖前2/3深度时,对周围土体扰动主要表现为沉降范围扩大,继续开挖及随后的回筑阶段对周围土体的扰动以沉降量增加为主;新建车站施工,既有车站地下一层侧墙受压,最大压应力出现在顶板高度处,地下二层侧墙以受拉为主,且拉应力处于较高水平,最大拉应力出现在该层中部;新建车站施工时,既有车站靠向基坑方向倾斜;既有车站顶板靠近基坑一端出现沉降,随开挖深度增加顶板逐渐抬升,开挖过程中沉降值减小45.8%。     

深基坑变形多维度预测研究

对可能影响深基坑变形的工程地质条件、水文地质条件、深基坑空间尺寸、支护结构进行了分析。考虑土的重度、土体的粘聚力、土体的内摩擦角、地下水位、土体的渗透系数、深基坑开挖深度、内支撑层数等7个主要因素的影响,以7个因素统计值作为训练样本,以实际观测得到的深基坑变形值作为目标值,建立了考虑多种影响因素的深基坑开挖变形预测BP神经网络模型。对比预测值与实测值,结果显示该模型预测误差非常小,模型精度很高。     

地铁车站深基坑卸荷回弹影响深度的试验

针对地铁车站超深基坑开挖坑内隆起的预估分析,在静止侧压力系数室内试验仪上对上海的土层土样进行加荷-卸荷试验模拟基坑的开挖。通过对试验数据的进一步分析整理,采用侧向应力松弛法以及卸荷比与回弹模量的关系规律来研究基坑开挖回弹的规律,以便在地铁车站超深基坑开挖中采用合适的工程措施,从而保证工程的安全,并为其他工程应用提供借鉴和参考。     

上海轨道交通异形超深基坑施工过程数值模拟分析

利用FLAC3D有限差分法分析软件,针对上海轨道交通某开挖深度为27 m的异形超深基坑建模计算;计算中考虑土、围护结构、水平支撑体系共同作用,三维计算模拟分层开挖施工工况,并与平面二维计算进行比较;得出了该异形超深基坑的变形计算结果和变形控制要点。此类基坑使用二维计算软件来模拟的计算误差较大,而三维计算能充分考虑基坑的空间效应。该异形超深基坑不同于一般深基坑的变形特性,应充分考虑基坑异型带来的薄弱点,在结构平面的变化点应重点加强。     

地铁车站支护与主体结构相结合深基坑变形

依托济南某地铁车站基坑工程,建立考虑土与结构共同作用的三维数值模型,模拟支护结构与主体结构相结合的基坑施工全过程,研究基坑的围护桩侧移、坑外地表土体沉降和坑底土体回弹规律.结果表明:随着开挖深度的增加,围护桩向基坑内部运动,且最大侧移沿桩身逐渐增大,最大值为开挖深度以上1m 左右;混凝土立柱的存在会明显加大围护结构的整...     

深基坑开挖对邻近既有高铁桩基影响研究

研究目的:大中型城市的市政工程建设高速发展,其中深基坑工程越来越多,由于土地资源稀缺,其不可避免地会近接既有建筑或结构。本文针对深基坑开挖邻近既有高速铁路桥基的少见工况,结合有限元数值模拟进行研究,对基坑围护结构与桩基受深基坑开挖影响的规律进行分析,并结合现场实测数据进行对比验证,以期为今后类似的深基坑近接工程提供参考与指导意义。研究结论:(1)深基坑开挖的卸荷效应使得坑周岩土体平衡状态遭到破坏,进而发生应力重分布;(2)深基坑开挖导致基坑底部隆起,围护结构向坑内发生移动;(3)岩土体应力场改变带来位移场改变,赋存于岩土体中的结构物(如桩基)由于岩土体的运动而发生变形,基本均向坑内移动,桩基上部变形较大,下部变形较小;(4)数值模拟数据与现场实测数据对比基本吻合,基坑开挖完成后产生的变形均处于安全范围,证明了设计的围护与支撑方案对深基坑安全起到有效作用,该支护方案设计以及桩基变形规律研究可应用于今后类似工程中。