富水粉砂地层深基坑底部注浆加固数值模拟分析

以太原某地铁车站试验段的富水粉砂地层深基坑为依托,利用三维数值计算软件FLAC3D对该工程坑底加固、坑内降水及开挖进行模拟,并将数值计算结果与现场实测数据进行对比分析。结果表明:采用高压旋喷注浆联合双液注浆加固富水软弱地层基底,能够有效阻止坑外地下水向坑内渗流,基坑周边的地下水位在整个施工过程中变化很小。基坑开挖过程中,周边地表出现最大沉降的点距离地下连续墙5~10m,而且地表沉降最大影响范围未超过2倍开挖深度;地下连续墙变形在各开挖阶段均呈现中间大两端小的抛物线形式,最终产生的最大侧向位移为22.1mm,位于距离地表开挖深度的1/2~2/3处。提高土体的弹性模量能够显著地抑制坑底隆起变形,然而对坑外的地表沉降及地下连续墙水平位移影响并不大,因此在实际施工过程中,不能盲目增大水泥掺入量,以免造成浪费。     

基于时间效应理论的软土深基坑变形分析

由于软土的蠕变特性,在基坑开挖过程中存在着时间效应。以宁波某基坑为工程背景,基于SSC模型并利用PLAXIS有限元软件对深基坑的开挖过程进行了数值模拟,分析了开挖工程中支护结构及基坑自身的变形特点。计算结果表明:基坑开挖时地连墙水平位移、地表沉降及支撑内力均随时间发展而增大,但相比之下,基坑隆起的流变效应不甚明显。其中不同工况对应地连墙水平位移最大值发生位置随开挖深度的增大而下降,而地表沉降最大值基本发生在距坑壁10 m位置,且地表沉降累计最大值与累积施工时间满足多项式函数关系;同时不同工况下地连墙弯矩、剪力随深度变化曲线趋势基本一致并呈“S”形。另外随着支撑结构的施加,地连墙水平位移和地表沉降的增加速率均受到一定限制,因此可通过及时施加支撑的方法抑制支护结构的变形及控制内力的急剧变化。上述结论可对宁波地区基坑开挖的施工提供理论指导,以保障施工过程的安全实施。     

深基坑双排桩支护体系及土体受力变形分析

以某双排桩支护基坑为工程背景,通过三维有限元和现场监测数据对比分析,探讨了双排桩桩身变形、桩身受力、坑外土体沉降,以及坑内、桩间、坑外土体的土压力变化规律。结果表明:双排桩前后桩身位移变化曲线基本相似,上部位移变化率大,下部变化率小;无论前后桩,桩身两个侧面轴向受力性状相反,桩身上半段内侧受压,桩的外侧受拉,向内受弯;下半段的内侧受拉,外侧受压,向外受弯;桩间土压力随深度先减小后增大,同时随开挖深度加深,土压力值增大;坑内和坑外土压力随基坑开挖深度增大,都基本呈线性单调变化,但坑内增大、坑外减小;分层沉降在基坑开挖面以上较大;沉降由双排桩水平位移和软黏土固结沉降引起;坑外总沉降量随离基坑距离增大先迅速增大后减小。     

基于FLAC的复合土钉墙支护深基坑数值模拟

基于FLAC-3D建立了某深基坑复合土钉墙支护形式的数值模型,对开挖过程进行了三维动态模拟,并与现场监测数据作了对比分析,力求为深基坑复合土钉墙支护的设计和施工提出合理的建议。分析表明,土体地表位移随着开挖深度的变化而变化,土体最大沉降量发生在距基坑坡顶开挖边线一定距离的地表;沿深度方向,土体水平位移向坑内偏移,且水平位移最大值位于基坑坑壁中部偏下位置。     

非对称异形基坑挡墙离心模型试验研究

随着坑中坑一类基坑数量增多及内坑规模增大,因设计低估内坑影响造成的基坑事故时有发生,坑中坑问题成为一个亟待解决的岩石工程问题。以南京梅子洲过江通道超大型地下交通系统工程为背景,通过离心模型试验分析内外坑间距对内外坑围护墙土压力及变形的影响。研究结果表明:随着内外坑间距减小,开挖完成后中墙外侧土压力逐渐增大,始终大于静止土压力,中墙外侧底部土压力接近坑外静止土压力;随着内外坑间距减小,开挖完成后中墙顶部左侧水平位移及右墙最大水平位移均逐渐减小,始终向坑内方向变形;土压力的变化与围护墙的变形较为吻合。     

软土地区相邻基坑开挖的相互影响分析

以软土地区某相邻基坑工程为背景，采用ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ软件建立三维有限元模型，通过对比单 基坑开挖和双基坑开挖施工工况，分析相邻基坑开挖对本体基坑围护墙侧移、坑外地表沉降及支撑轴力 的影响。结果表明:相邻基坑开挖将引起本体基坑向相邻侧的附加位移，且在同步施工时，靠近相邻基 坑一侧的围护墙附加位移大于另一侧墙体；本体基坑与相邻基坑之间夹心土的地表沉降存在明显的叠 加效应，相邻基坑的开挖将显著增加该部分土体的沉降量；相邻基坑开挖将引起本体基坑支撑轴力的非 对称分布，靠近相邻基坑一侧支撑轴力较小。     

基坑开挖深度对支护结构变形影响研究

为研究基坑开挖深度对支护结构及基坑地表变形的影响,基于数值模拟研究不同基坑开挖深度下钢板桩和支撑杆的受力特性。结果表明：（1）桩的水平位移随基坑开挖深度的增大而先增大随后保持平稳。桩的负轴力随基坑深度增大而先快速增大,随后缓慢增大,最后保持稳定;（2）地表最大正位移（隆起）和最大负位移（沉降）随基坑深度的增大而缓慢增大,地表隆起影响范围约为0～16 m范围内,而地表沉降的影响范围为6.0 m范围内;（3）根据桩的位移分布规律,在基坑较深的位置处,桩承受的土压力迅速增大,实际工程中应增大支护结构刚度。当桩位于软弱地层中,桩的位移过大对支护结构稳定性不利,在该深度范围内也需增强支护结构刚度或增大截面尺寸。     

沿海某机场扩建工程基坑监测分析

基于机场禁飞区改建工程基坑围护结构及周围土体变形监测结果,结合软土基坑的变形规律,对复杂施工环境和施工时间限制条件下的围护墙体变形、坑后土体竖向位移、支撑轴力以及立柱桩隆沉等变化规律的时间和空间效应做了总结。研究表明:围护结构测斜沿深度呈现出先增大后减小的趋势,水位平移最大值位置出现在开挖面附近,且围护结构水平位移具有明显的时空效应;地表沉降出现沉降槽,深层土体开挖引起地表沉降为总沉降的主要部分,底板浇筑有效地抑制了墙后地表沉降;支撑轴力随施工进度而增加,第2道支撑的施加可减少第1道支撑轴力;立柱桩位移为上浮,其大小随着基坑开挖而增大并趋于稳定。研究结果对机场禁飞区改建工程基坑开挖具有一定参考价值。     

基于数值计算分析方法的地铁车站深基坑施工变形规律研究

文章依托深圳地铁4号线观澜站工程,通过FLAC~(3D)数值模拟软件,对深基坑开挖过程中的基坑变形特性开展研究,研究结果表明:基坑开挖会导致土体发生竖向位移,并在基坑底部发生坑底隆起;在基坑开挖后,地连墙会受两侧土体的挤压产生横向位移,呈函数型;在开挖过程中,最大地表沉降发生的位置是相对固定的,而围护结构最大侧向位移发生的位置是随着开挖深度不断增加的。     

兰州地铁车站深基坑支护选型分析与数值模拟研究

为了积累兰州地铁车站深基坑设计和施工经验 ,依托兰州地铁某车站对常用支护方案进行对比 ,选定钻孔灌注桩加钢管内支撑方案 ,同时 ,采用FLAC3 D软件 ,对基坑典型断面的施工过程进行三维数值模拟分析.结果发现 :基坑开挖初期 ,桩顶水平位移较大 ,沿桩身呈前倾型分布 ;随着基坑开挖 ,位移较大部位不断下移 ,钢管内支撑施工后 ,支护桩的水平位移曲线呈")"型分布 ,最大值大约位于距离坑底1/2~1/3倍坑深处 ;坑边最大沉降点距离坑边一般约为桩体外侧5 m~10 m的区域 ,沉降影响范围约为1.5倍~2倍基坑深度 ,后续车站支护可采用适当优化的钻孔咬合桩+钢管内支撑的方案 ;对于兰州地区基坑降水工程 ,当降深不是很大、水文地质条件相对简单时 ,一般可采用坑外管井降水加坑内明排措施.     

复合桩墙支护结构工作性状数值模拟研究

以郑州某基坑为例,运用ANSYS有限元分析软件,对深基坑复合桩墙支护结构的工作性状进行了三维有限元数值模拟,结果表明:水泥土搅拌桩墙的水平位移与基坑开挖深度有关,坑深较小时顶部位移最大,开挖超过某一深度后其位移曲线线型变为上部前凸或中间鼓肚;水泥土搅拌桩墙背主动土压力介于静止土压力和朗肯极限主动土压力之间;水泥土搅拌桩墙开挖面以上部分坑内侧受拉,开挖面以下部分坑外侧受拉.     

砂土场地排桩围护挡墙渗漏水对基坑变形规律的影响

针对富水砂层排桩挡墙渗漏水及基坑变形问题,以某地铁车站基坑工程为背景,采用数值模拟和现场实测方法对比研究砂土场地止水帷幕局部渗漏水前后基坑挡墙侧向位移、墙后地表沉降及围护桩墙内力变化规律。研究结果表明：止水帷幕局部渗漏加剧了渗流作用对基坑变形的影响,围护桩侧向位移曲线随基坑开挖深度的增大由“斜线”形向“鼓肚”形分布演变,墙后深层土体侧向位移曲线随水平距离L_p增大由非线性“鼓肚”形转变为线性分布;止水帷幕局部渗漏引起地表沉降量及影响范围增大,漏水后地表沉降显著影响区扩展为漏水前的2~3倍;围护桩身内力随基坑开挖深度增加而逐渐增大,漏水后桩身最大剪力和弯矩较漏水前减小;抑制渗漏通道扩展和阻止水土流失加剧是控制基坑渗漏灾害恶化的有效途径。研究成果可为砂土地区深基坑渗漏灾害防治与施工控制提供参考。     

城市建设基坑降水引发地面沉降的影响研究

由于基坑降水引起地面沉降的范围较远,往往能达到墙后5~10倍基坑开挖深度的距离,而实际基坑工程坑外沉降的测点往往布置在墙后1~4倍基坑开挖深度的距离,因此难以全面获得不同类型基坑降水对地面沉降的影响范围。此次利用有限差分软件Modflow建立三维地下水渗流模型,研究不同开挖深度(5~25 m)的基坑降水对地面沉降的影响范围,并探讨不同止水帷幕截断方式工况下坑内降水后坑外水位及地面沉降随时间发展关系。     

软土基坑被动区加固对邻近地铁隧道的变形控制效果分析

针对武汉市某全地埋式污水处理厂深基坑工程,采用三维有限元建立包含基坑支护结构、地下箱体结构、坑内工程桩以及邻近隧道的整体模型,模拟分析实际施工工况下基坑开挖对邻近隧道的影响,对比分析被动区加固空桩部分、实桩部分以及工程桩的作用对地铁隧道变形的控制效果。结果表明：被动区加固实桩、空桩及工程桩对地连墙的水平位移以及邻近隧道水平位移均有一定的控制效果,其中工程桩的影响最为显著;被动区加固空桩部分对地连墙及邻近隧道的竖向位移影响较小,而被动区加固实桩和工程桩虽抑制了坑底土体的隆起,却增大了地连墙及邻近隧道的竖向隆起。围护结构施工及基坑开挖引起隧道产生朝向基坑方向的水平位移及竖向隆起变形,主体结构施工对既有隧道的隆起具有明显的抑制作用,基坑施工全过程隧道变形量均能满足变形控制要求,表明基坑设计所采取的位移控制措施是切实有效的。     

基坑开挖长宽比对临近管道变形影响研究

基坑开挖通常会对周围管道造成影响,为研究基坑开挖长宽比对临近管道地表变形的影响,采用MIDAS/GTS数值模拟建立三维数值计算模型,研究了开挖深度为16 m的基坑对应5种长宽比下的地表变形规律。结果表明：(1)基坑在开挖过程中,对地表影响的范围约为2.40倍的基坑开挖深度,此外,基坑侧方是否存在管道对地表变形影响不显著;(2)基坑开挖长宽比的变化对地表位移和支护结构的侧移影响趋势基本一致,即两者均随基坑开挖长宽比增大而显著增大;(3)当基坑开挖长宽比小于0.80时,沉降最大值的比值随基坑长宽比增大而线性增大,当长宽比大于0.80时,沉降最大值的比值随基坑长宽比增大而保持不变。     

预留反压土对基坑开挖效应数值分析

针对某基坑开挖工程采用地下连续墙、坑边预留反压土可行性问题,以该工程预留反压土关键设计思路与施工技术安全经济为目标,首先对基坑开挖过程挡土结构位移土压力曲线进行分析,并基于 Midas /GTS 建立了该基坑开挖工程三维相互作用体系有限元模型,对有/无设置反压土两种基坑工况进行非线性数值比对。结果表明,反压土能有效阻止周围土层和基坑基底的位移,并可对地连墙的不均匀沉降位移起到一定的控制作用,减小对冠梁产生附加次生的弯矩及剪力而导致的结构开裂破坏作用。基坑隆起与是否预加反压土关系不大,若所处地质环境良好,适当的采用反压土支护形式,可有效降低挡土结构位移与内力。变化反压土体积( 包括顶宽、高度、坡度) 对地连墙支护结构最大位移反应具有显著影响,当反压土具有适当体积时,地连墙最大位移反应可降低至 5 cm 以下,采用最优反压土体积参数可大幅降低基坑开挖时的支护费用。     

地下连续墙与止水帷幕共同作用下富水砂层深基坑变形性状

研究富水砂层地下连续墙深基坑变形特性对深基坑工程实践具有重要指导意义。以某车站地下连续墙深基坑工程为依托,通过数值模拟和现场实测方法研究降水渗流作用下富水砂层地下连续墙深基坑施工变形性状及其影响因素。研究结果表明:地下连续墙水平位移曲线分布随开挖深度加深由“斜线”形—“弓”形—倒“V”形演变,墙体最大水平位移U_x,max及其位置深度H_x,max与开挖深度h_e符合线性关系,最大水平位移约为(0.048%～0.082%)h_e,其深度位置约为(0.60～1.20)h_e;地表竖向位移曲线分布沿横向水平距离呈凹槽形,沉降槽随开挖深度增加而变宽、加深,沉降变形显著影响区为(1.0~1.5)h_e,距坑边(1/3~1/2)h_e处地表沉降最大;考虑地下连续墙与止水帷幕共同作用的富水砂层深基坑变形与实测结果更为吻合,且帷幕隔水和挡土作用对基坑变形影响显著;地下水位上升、砂层厚度加深均引起墙体水平位移和地表竖向位移增大,当风化砂岩层渗透系数较大时,渗透系数增加对坑外地表竖向位移的影响较墙体水平位移显著,合理的止水帷幕深度及间距参数有利于控制基坑变形和保持稳定性。     

上海某深基坑开挖变形及对环境影响监测研究

结合大量现场实测数据,通过对基坑开挖过程中围护墙体测斜、周边地表沉降以及围护墙顶变形进行了监测。监测结果显示:在开挖过程中围护墙体的整体变形形状呈中间大、两头小,随着基坑开挖深度的不断增加,围护墙体变形不断增大,且变形呈现持续、缓慢的变化态势;周边地表沉降监测点累计垂直变化基本呈现下沉,虽然有部分地表沉降监测点有累计下沉量超出报警值范围而报警的情况发生,但从地表沉降监测点的沉降变化曲线看,沉降呈现持续、缓慢的变化态势,未见突变情况发生,沉降变化曲线较平稳;围护墙顶垂直方向沉降呈现持续、缓慢的变化态势,沉降变化曲线较平稳,水平方向围护墙顶监测点的累计平面位移基本呈现向基坑内侧位移,且各监测点水平位移变化范围在0~+9 mm之间。结论对在密集建筑群中软土地基上基坑设计和开挖具有一定的实用价值和借鉴意义。     

FLAC3D正交试验在基坑工程中的应用

以上海某软土深基坑为研究对象,利用FLAC3D软件进行了9组正交试验,分析基坑开挖过程中隆起量、桩体位移和坑外土体沉降量。研究表明,基坑中间隆起量最大,基坑隆起量可以用指数模型y=AxB模拟,围护桩入土深度对隆起量影响最大;桩体左侧位移开始逐渐增加,当达到最大值18.91~35.58 mm后逐渐减小,桩径对桩体位移影响最大;土体沉降曲线呈现"勺子"状,坑外下侧土体沉降最大为40.76~51.68 mm,桩径对土体沉降影响最大。     

富水砂层区地铁车站基坑变形过大原因分析

以某明挖地铁车站基坑工程为例，结合工程地质和水文地质、基坑围护结构设计和施工情况，以及基坑开挖期监控量测数据，分析总结了基坑支护结构及周边环境变形规律、变形产生原因及可采取的风险管控措施，分析认为:富水砂层地层地铁车站基坑自身及周边变形控制的主要因素包含支撑架设及时性及轴力预加、土方开挖方式、坑内疏干降水效果、坑边动静荷载等；富水砂层区基坑桩（墙）体水平位移监测，应以管顶为起算点，并将对应墙顶水平位移值代入进行修正；同时，类似地层区地铁车站基坑支护结构设计应重点考虑第一道支撑采用钢筋混凝土支撑、增加基坑围护桩（墙）体嵌固深度的必要性。