管廊深基坑大间距支护桩数值模拟及施工监测

以西安市昆明路综合管廊为背景,运用理正深基坑7.0PB3软件对大间距支护桩的施工过程进行数值模型,并通过监测数据复核设计参数的准确性及施工的安全性。结果表明:①采用4 m间距支护桩+钢支撑的支护形式能保证施工安全;②随着基坑开挖深度的增加,支护结构最大内力值先增大后减少,最大位移值逐步减小,后趋于平稳;③高架桥段地面沉降先增大后逐渐变小,地面最大沉降发生在距基坑边约1倍开挖深度处;钢支撑施加后,支撑轴力先减小后缓慢增加。     

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。     

无封底嵌岩钢板桩围堰嵌固深度研究

为确定深水条件下无封底嵌岩钢板桩围堰在硬岩中的合理嵌固深度，以东江北干流特大桥76号墩承台围堰施工为背景，建立钢板桩-回填土-硬岩相互作用三维有限元模型，分析嵌固深度0～2.4 m对钢板桩等效应力、变形以及引孔槽口硬岩等效应力分布的影响。结果表明：嵌固深度对钢板桩的等效应力及变形影响较小。引孔槽口硬岩顶部区域沿水平方向存在规律性、间歇性的应力集中区，是可能发生引孔槽口硬岩踢脚破坏的薄弱区域。不同嵌固深度下，引孔槽口硬岩等效应力沿水平及竖直方向的分布规律高度相似。相较于嵌固深度0 m,嵌固深度1.5 m的引孔槽口硬岩应力集中区最大应力显著降低约14%,有利于引孔槽口硬岩的稳定性；当嵌固深度增加到1.5 m以上时，继续增加嵌固深度不会降低引孔槽口硬岩的等效应力，无法进一步提高引孔槽口硬岩的稳定性。     

不同桩锚支护结构受力性能及影响因素

采用ABAQUS软件,建立桩锚整体式支护结构和桩锚分离式支护结构有限元模型,分析二者受力性能差异,研究桩径、嵌固深度、冠梁尺寸、锚杆数量以及预应力等对其受力性能的影响。结果表明:两类支护结构位移由两端向中间减小,弯矩和剪力则由两端向中间增大,中间部分受力和变形保持一致;设计时应将端部两根抗滑桩的弯矩和剪力分别乘以1.35和1.2的承载力调整系数;桩锚整体式支护结构的最大位移比分离式结构小20%以上,最大弯矩小3%以上,最大剪力小6%以上;增大抗滑桩桩径,两类支护结构的位移和弯矩均减小;增大抗滑桩嵌固深度,两类支护结构的位移减小,但弯矩增大;冠梁尺寸增大可提高支护结构整体刚度和抗变形能力,但作用有限;增加锚杆数量、施加预应力均可显著减小抗滑桩的位移和弯矩,并改变位移和弯矩沿桩身的分布形态;以上参数变化对整体式支护结构的影响要远小于分离式支护结构。     

高陡边坡下桥梁桩基受力与防护设计探析

针对国内西部岩质山区高陡边坡下桥梁群桩基础结构,在承台底部荷载已知的情况下,建立了基于ABAQUS软件基桩的计算模型,通过对高承台群桩基不同特征桩段受力分析,获得基桩桩基顶部内力和承台整体变形。研究结果表明:承台最大水平位移发生在左侧变形体坡脚处,最大综合位移出现在模型承台左侧;基桩最大位移出现在距桩底2/3处桩长处,由于基桩底部嵌固的影响,从桩底向下底延伸,负位移表现出先变大后减小的趋势,最后在桩底位置达到0位移。受桩顶弯矩和剪力的共同作用,基桩顶部产生最小应力。由荷载段到嵌固段,弯矩值由正向转化为负向,在桩底处逐渐变大,并在距桩底10 m处取得最大负弯矩,距桩顶1.5 m处取得最大正弯矩;基桩剪力由桩顶表现出先减小后增加的趋势,基桩整体剪力以桩底12 m呈对称分布,距基桩桩底8 m处取得最大正剪力,最大负剪力出现在基粧变形体下限边界距粧底12 m处。     

河床冲淤作用下公轨合建盾构隧道纵向力学性能研究

为研究河床冲淤作用下公轨合建盾构隧道的纵向力学性能，以某公轨合建隧道为工程背景，建立三维实体地层-结构模型，对隧道和内部结构的变形、内力以及地表的沉降进行了分析，研究了河床冲淤作用下盾构隧道的纵向受力及变形规律。研究结果表明。(1)内部结构能够增大隧道的刚度，减小隧道的不均匀沉降；河床淤积高度达到13 m时，考虑内部结构时隧道的竖向位移较之无内部结构时减小了9.4%;河床冲刷深度8 m时，考虑内部结构隧道跨中位移仅回弹了30.2%。(2)内部结构能够分担河床淤积所产生的部分荷载，使得管片内力减小，提高隧道的承载能力；在河床淤积作用下，考虑内部结构隧道最大MISES应力较未考虑内部结构时减小了27.2%。(3)隧道与内部结构在受到河床冲刷作用时发生回弹，当管片在横向上恢复的变形与内部结构在横向上恢复的变形不协同时，内部结构就会在上层侧墙与管片连接处产生挤压，产生较大的应力值，因此该部位应作为关键部位进行适当加强。(4)隧道的内部结构能够减小由于河床淤积所引起的地表沉降以及河床冲刷所引起的地表回弹。(5)内部结构在变形缝位置时的MISES应力值大于其他部位，在施工时应当注意内部结构变形缝的...     

土岩组合地层盖挖法车站“吊脚桩”基坑设计优化研究

以青岛地铁3号线五四广场站为研究对象,对土岩组合地层地区的吊脚桩设计要点进行研究。通过数模模拟,对土岩组合地层中"吊脚桩"基坑的支护体系变形及内力、"吊脚桩"嵌岩深度与预留岩肩宽度的关系进行了分析,并对有竖向荷载的"吊脚桩"进行了研究。研究表明:1)随着开挖深度的增加及锚杆的施工,预应力锁脚锚杆对吊脚桩桩底水平位移的控制作用明显。2)随着嵌岩深度和肩岩宽度的增加,吊脚桩桩身最大水平位移呈减小趋势,嵌岩深度取2.0 m,岩肩宽度取1.5 m较为合理。3)由于桩脚嵌入中风化花岗岩,桩顶位移不受竖向荷载控制,仅随开挖深度增加而明显增加;桩身弯矩稍有增大,但变化值极小。     

基于桩土耦合作用的山坡薄壁管桩结构参数变化对力学性能影响分析

边坡上的建筑结构,由于山坡坡势的变化,基础一般承受水平荷载。运用桩基在水平荷载作用下的计算理论,对某建筑结构进行了在水平荷载下桩-土共同耦合作用的受力机理及工作性能研究,并建立山坡管桩在水平荷载作用下的有限元模型,通过改变管桩刚度、直径、壁厚、桩长等结构参数,对桩体在桩—土共同作用下的工作状态进行数值模拟,研究山坡薄壁管桩承受水平荷载时的受力、变形规律,结果表明:在横向荷载作用下,桩体的顶部出现的位移最大,且随着入土深度的增加水平位移不断减小,在桩体达到一定深度时,位移值出现了转折点,桩底出现嵌固作用;桩身弯矩随弹性模量、外径、桩长的增加而增大,随桩体壁厚的增加而减小;对桩身水平位移影响最大的为桩体弹性模量、外径、桩长,而壁厚对桩身水平位移基本没有影响;桩身的水平位移随桩体弹性模量、外径、桩长增加而减小。     

接收端主体结构板施作时机对盾构接收施工影响分析

为探究车站接收端主体结构不同施作时机条件下盾构接收对地表沉降、围护桩及结构端墙侧墙变形的影响规律，依托西安地铁14号线某区间盾构接收施工工程，采用有限元数值模拟方法对车站盾构接收端主体结构不同施作时机条件下（底板施作完成后、中板施作完成后、顶板施作完成后）盾构接收时的地表沉降及桩体变形进行对比分析;在此基础上进一步研究不同位置钢支撑轴力变化对盾构接收时位移变形的影响，并结合现场数据进行验证。研究结果表明： 1）车站接收端主体结构中板施工完成后盾构接收对周边地表沉降及围护桩变形影响最小，此时地表最大沉降位于端头洞口上方，桩体竖向呈沉降趋势且水平向临空面位移。2）围护结构第1、2道支撑轴力变化对盾构接收后地表沉降及围护桩变形影响较大，且随着支撑轴力的增大，地表沉降及围护桩横向变形明显减小。3）在确保支撑轴力满足安全限值的条件下可以适当增大支撑轴力，以控制盾构接收引起的地表沉降及桩体变形。     

动力固结软土地基处理路基变形测量计算研究

结合动力固结地基处理工程实践,对路基变形进行了测量分析,路基土体各分层沉降开始时增加很快,后来慢慢变缓,并沿深度递减,最大沉降量达到675 mm,在4~6 m深处淤泥土层土体水平位移大。在地基沉降计算时,提出一种动力固结路基沉降计算新方法,总沉降量计算值为651.83 mm,实测值为675 mm,两者比较相近,说明该沉降计算方法可行。     

基于离散元法的双侧壁导坑法核心土厚度及钢支撑作用研究

为了研究双侧壁导坑法核心土厚度对节理岩体超大断面隧道的稳定性影响，以在建的大罗山超大断面浅埋公路隧道为依托工程，运用离散元数值分析方法，通过改变钢支撑施加方案，分析了在3种核心土厚度下拱顶沉降、地表沉降、核心土剪切位移、支护结构内力的变化规律。研究结果表明：当核心土厚度L=6.8 m时为最佳开挖方案，此时钢支撑效果较好，同时建议对位于拱顶剪切滑移面下方的岩体进行超前支护。     

地铁车站的深基坑变形特性研究

首先对基坑支撑结构的稳定性进行了验算,通过对地铁车站基坑实测数据的分析,探讨了基坑围护结构位移,钢支撑轴力及地表沉降的变形特性.结果表明:该工程基坑的标准段钢支撑结构满足稳定性要求;基坑围护结构水平位移为基坑开挖深度的0.02％～0.06％.围护结构的变形特性是中间大两头小,表现为深层凸鼓形;轴力表现为开始阶段持续地增长,之后趋于稳定,并微量波动;地表沉降随着开挖深度的增加不断增加,后期变形量显著降低,趋于稳定;围护结构的水平位移和地表沉降的分布均具有相似的空间效应:基坑边角处变形较小,随后逐步增大,至基坑中部达到最大值.     

高边坡对邻近基坑稳定性的影响研究

深圳地铁5号线上水径车站倚靠城市山地,山地边坡形成的偏压作用对基坑的稳定性存在着不可忽视的影响。为认识这种影响,并考察基坑与边坡之间合理的设计间距,运用FLAC3D软件,对基坑与边坡不同距离下基坑的桩变形、桩弯矩、边坡沉降以及地表沉降等进行了计算分析。研究结果表明：1）高边坡下基坑施工过程中,近坡桩的最大位移与基坑距边坡距离呈指数衰减关系;远坡桩最大位移与距离呈指数递增关系;当距离为24 m以上时,两侧桩的最大位移将趋于稳定。2）当距边坡距离大于2 m时,远坡侧地表最大沉降值y与基坑距边坡距离d大致成指数递增关系,当距离为24 m以上时,地表沉降最大值将保持不变。3）边坡最大沉降值y与d呈指数衰减关系,当距离达到16 m以上时,基坑开挖对边坡的影响可忽略不计。4）基坑整体稳定性系数y与距边坡距离d大致成指数增长关系,当基坑距边坡距离为0 m,基坑的整体稳定安全系数最小,为1.80。     

城市地铁隧道施工对古建筑沉降的影响研究

采用大型有限元软件ABAQUS模拟城市地铁隧道盾构开挖诱发地表沉降规律,并针对开挖推进距离、开挖面支护以及地表建筑物刚度条件对古建筑物地表沉降影响进行了详细分析,得到以下结论:拱顶沉降、上测点周边收敛位移和下测点周边收敛位移,实测数据分别比数值模拟数据大5.41%、13.21%和10.15%,这与现场施工条件比数值模拟更为复杂有关,也说明数值模拟比较可靠。增大盾构推进距离会加大古建筑物地表最大沉降值,但是增大幅度有限,当推进距离增大为原来的3倍时,古建筑物地表最大沉降增大幅度低于10%;增大盾构开挖面支护力会明显减小古建筑物地表最大沉降值,施工过程中可以适当采取增大开挖面支护力的方法来减小古建筑物地表沉降。盾构上方地表存在古建筑物能明显减小地表最大沉降值,但地表沉降槽宽度也相应增加,因此施工过程中若盾构上方存在古建筑物,应进行特殊考虑。     

超深锚碇基础SMC工法槽壁力学性能研究北大核心

为研究采用双轮铣深搅水泥土地下连续墙(SMC)工法进行槽壁加固时,超深锚碇基础槽壁力学性能,以南京仙新路过江通道南锚碇直径63.5 m、深63 m的圆形地下连续墙(其中软土层厚达59 m,采用SMC工法进行槽壁加固)为背景,采用ANSYS软件建立槽壁及其周围土体三维有限元模型,分析地表空载、铣槽机施工荷载及起重机钢筋笼下放时施工荷载下槽壁水平正应力、水平剪应力、侧向位移及周围地表沉降。结果表明:不同工况下槽壁水平正应力沿深度分布整体上趋于一致,均随深度的增加而增大,维持槽壁稳定的泥浆合理比重为11.5 kN/m~3;槽壁在平面上存在较为明显的土拱效应,有利于槽段稳定;深度0~35 m范围槽壁侧向位移随深度的增加而增加,深度>35 m时槽壁侧向位移随深度的增加而减小,槽壁加固时两侧需各预留5 cm的变形量,以保证地下连续墙的成墙厚度;地表沉降最大值(6.38 mm)位于槽壁的角隅处,其余位置地表沉降值均较小(平均沉降值小于3.22 mm),地下连续墙槽壁加固效果显著。     

铁路路基垫层厚度对CFG桩及下穿公路桥梁桩基的影响研究

以西南地区某新建铁路下穿既有高速公路桥梁为例，运用有限元数值软件，以垫层厚度为变量，分析在路基填筑施工和安全运营两个阶段下的垫层厚度对CFG桩和既有桥梁桩基的力学特性影响。研究发现:CFG桩和桥梁桩基的沉降量随着垫层厚度的增加而减小，当垫层厚度为0.4 m时，桥梁桩基的沉降量变化速率出现拐点；桥梁桩基的最大竖向应力随着垫层厚度的增加而增大，当垫层厚度为0.4 m时，桥梁桩基的最大竖向应力变化速率出现拐点。     

柔性石笼挡墙土压力的PFC2D数值模拟

使用国际上先进的颗粒流离散元程序——PFC2D,根据工程实际情况,建立了石笼挡土墙的PFC2D模型,使其发生向内和向外两种平移模式,测量土中相应深度的土压力,对整体进行了观测和研究。结果表明,(1)墙体向外平移时,在约1 m的深度范围内,各种位移量下的应力值比较接近,在5 m深度处,各种位移量情况下几乎同时达到侧向土压力和竖向土压力的最大值。(2)墙体向内平移时,在1.5 m的深度范围内,各种位移量下的土压力值比较接近而且与深度呈严格的线性关系;在2 m处,土压力都达到了极大值,之后土压力与深度呈现出明显的非线性,逐渐减小,从而提出了主动土压力和被动土压力的深度范围。     

软硬不均地层盾构隧道纵向差异沉降相似模型试验研究

为探明不同海水水位、地层损失作用下穿越软硬不均地层盾构隧道结构纵向变形与发展，依托厦门地铁2号线跨海区间隧道工程，采用相似模型试验，以堆载模拟上覆水位荷载、漏砂法模拟下卧地层损失，分析上覆荷载、下卧地层损失下隧道沉降和曲率半径分布规律。结果表明： 1）上覆海水水位荷载下，隧道纵向沉降呈“勺形”分布，沉降过渡区范围为20环，原型长度为30 m； 2）随上覆荷载增大，沉降过渡区差异沉降呈二次函数增大，曲率半径呈指数形式减小，当上覆海水水位荷载为7.50 kPa时，原型水压为60 kPa（历史最高水位6 m），曲率半径最小，对应原型曲率半径为156 450 m，远大于《规范》控制值（15 000 m）； 3）下卧地层损失下，隧道纵向沉降呈“高斯”分布，沉降槽范围为24环，原型长度为36 m； 4）随下卧地层损失增加，沉降槽差异沉降值呈三次函数关系增大，曲率半径呈三次函数关系减小，当地层损失率为4.57%时，原型沉降槽曲率半径达到《规范》规定控制值（15 000 m）。     

浸水高路堤稳定性试验研究

以丰都县丰中路34 m浸水高路堤为原型,在室内用模型试验研究了浸水高路堤的变形特性及影响浸水高路堤稳定性的因素.研究结果表明:路堤在浸水情况下的变形要比不浸水时显著.浸水路堤的竖向位移值由路堤顶面至下逐渐减小;而侧向位移值随着路堤深度的增加先增加后减小,在填土层高度的1/4～1/3处达到最大值.加筋能有效地减小浸水高填方路堤的侧向位移和竖向位移,是提高浸水路堤整体稳定性的有效措施.     

软土基坑开挖深度与空间效应实测研究

为了给软土基坑工程开挖的支护设计与施工提供参考,针对软土基坑开挖中普遍存在的开挖深度以及空间效应,考虑分区开挖与挡墙加固等有利因素的影响,以上海市五坊园基坑工程为背景,进行开挖过程中基坑及周围环境动态响应的追踪研究。采用现场设点实测的方法对施工过程中围护结构位移、支撑轴力、立柱隆沉及邻近管线位移的变化规律进行监测,并将实测数据与类似条件的软土基坑开挖工程进行对比,分析施工过程中软土基坑自身结构及周边管线的变形特性,探究开挖深度与空间效应对不同位置基坑结构的影响。研究结果表明：基坑施工对围护墙体及周边环境的影响具有明显的空间效应和深度效应;浅层土体开挖时（2 m深度范围内）,基坑侧移空间分布主要受开挖顺序、土层性质和基坑阳角等因素影响;深层开挖时,基坑侧移体现出明显的空间效应;第1道支撑主要受土层流变影响,轴力在第2道支撑拆除阶段达到最大;由于底板硬化作用,第2道支撑轴力在底板浇筑阶段先增大后减小;基坑开挖卸荷会导致围护墙和立柱桩产生向上的位移,由于更加靠近基坑中心,立柱隆起值大于围护墙隆起值;基坑开挖深度越深,附近地下管线的沉降速率越大。