坑内降水基坑底不同位置土体变形性状的室内试验研究

在分析坑内降水的基坑开挖中坑底土体的应力变化的基础上,对基坑降水与开挖交替作用下坑内不同位置土体的变形性状进行研究,并与仅考虑基坑开挖作用下土体的变形性状进行比较。试验结果表明,分步降水、开挖交替作用下坑底不同位置土体的变形性状相对于仅考虑开挖时均显著改善,其初始卸荷变形模量均明显提高。对于坑底不同位置的土体,降水均能显著减小基坑回弹总量。但由于降水使每开挖步土单元释放的应力加大,分层每开挖步基坑的回弹变形比没有考虑降水时的回弹变形大。模拟靠近地连墙附近土单元应力路径的试验结果表明,降水开挖交替作用下地连墙附近土单元其开挖步的回弹变形明显大于基坑中心的土单元,并且可能导致考虑降水条件下基坑边部土体单元总的回弹变形大于没有降水时的总回弹变形。最后,坑内降水对基坑内土体变形性状、坑底回弹的影响与降水时间、降水深度、土层渗透系数等密切相关。对地下水位以下的超深开挖,应考虑大深度降水对坑内土体力学性状及回弹变形的影响。     

土体小应变条件下紧邻地铁枢纽的超深基坑变形特性数值分析

 以上海地区一紧邻地铁枢纽的超深基坑工程为分析对象,考虑土体的小应变刚度特性,建立地铁区间隧道和邻近基坑的二维有限元分析模型,探讨土体小应变条件下超深基坑的变形特性。算例分析表明,考虑土体小应变刚度特性可以显著减小超深基坑的变形,计算结果与实际情况更为吻合。对于紧邻地铁枢纽的超深基坑,开挖顺序对于基坑变形也有着显著影响,在同样的计算模型下,先开挖大基坑再开挖紧邻地铁枢纽的小基坑,可以明显地减小超深基坑的变形,这与上海地区已有的工程实践经验是一致的。所获得的结论对于紧邻地铁枢纽的深基坑工程设计与施工具有重要参考价值。     

基坑支挡结构设计若干问题探讨

根据基坑开挖应力路径的室内试验和现场实测数据,从土工试验方法、土体强度指标、地基土水平反力系数等方面分析了现在基坑工程支挡结构设计存在的一些问题。研究成果如下:支挡结构设计参数的获取应考虑主动区及被动区地基土的应力路径,并恢复地基土的固结状态。基坑开挖后主动区和浅部被动区土体抵抗剪切破坏的能力大于以常规CU强度指标的计算结果,这有利于工程安全;深部被动区土体抵抗剪切破坏的能力小于以常规CU强度指标的计算结果,对于地基土被动抗力发挥较大的工程,需验算嵌固深度,确保被动抗力小于极限被动土压力。定义了被动区基坑开挖"强影响区",并给出了该区域深度的计算方法。以相应应力路径下的土体割线模量值作为地基土水平反力系数,讨论推导了作用于支挡结构上的分布土反力与支挡结构水平位移的计算公式,其计算结果更接近工程实际。本次研究对以变形控制为主的基坑设计具有较好的指导意义。     

基坑支挡结构设计若干问题探讨

根据基坑开挖应力路径的室内试验和现场实测数据,从土工试验方法、土体强度指标、地基土水平反力系数等方面分析了现在基坑工程支挡结构设计存在的一些问题。研究成果如下:支挡结构设计参数的获取应考虑主动区及被动区地基土的应力路径,并恢复地基土的固结状态。基坑开挖后主动区和浅部被动区土体抵抗剪切破坏的能力大于以常规CU强度指标的计算结果,这有利于工程安全;深部被动区土体抵抗剪切破坏的能力小于以常规CU强度指标的计算结果,对于地基土被动抗力发挥较大的工程,需验算嵌固深度,确保被动抗力小于极限被动土压力。定义了被动区基坑开挖"强影响区",并给出了该区域深度的计算方法。以相应应力路径下的土体割线模量值作为地基土水平反力系数,讨论推导了作用于支挡结构上的分布土反力与支挡结构水平位移的计算公式,其计算结果更接近工程实际。本次研究对以变形控制为主的基坑设计具有较好的指导意义。     

分层降水开挖对超大平面深基坑坑底回弹及桩基的影响

基坑回弹既破坏先期实施结构,也影响工后沉降本文基于经典土体压缩及回弹理论,考虑土体应力路径变化,建立了考虑基坑分层降水开挖的坑底回弹理论模型,研究了超大平面深基坑中分层降水开挖对坑底回弹的影响,并基于有限元分析了桩土地基分层降水开挖时坑底回弹及桩身轴力分布。结果表明,坑底回弹与土体应力路径有关,基坑降水开挖分层越多坑底回弹越大;桩土地基中降水开挖分层越多,桩身受拉状态越久,但最终桩身应力分布与分层数无关。     

考虑降水的基坑开挖卸荷对坑底桩的影响

降水与深基坑开挖卸荷是影响坑底工程桩工作性状的重要因素,应用有限元分析软件ABAQUS建立基坑开挖二维模型,综合考虑了降水及卸荷对坑底工程桩的影响,得出如下结论：降水能有效减少开挖引起的工程桩回弹及坑底土体回弹;前期降水增大了桩身轴向压应力而开挖卸荷使桩身拉应力逐渐增大;降水导致地基固结沉降从而使桩侧产生负摩阻力,降水...     

上海软土地区受卸荷影响的基坑工程被动区土体加固深度研究

基坑开挖,坑底被动区土体卸荷,坑底一定范围内土体强度降低较大,竖向回弹量较大、侧压力发生变化较大,这些将对基坑的变形产生不利影响。以卸荷试验为基础,根据直剪试验中受卸荷影响最大深度、常规固结试验中的强回弹深度、K0固结试验中的侧压力变化较大提出了上海软土地区基坑工程中被动区土体的合理加固深度;并通过计算及工程实践加以验证。得出的结论对该类地区受卸荷影响的基坑工程的加固设计具有参考价值。     

基于MidasGTS软件的上海某深基坑降水开挖变形特性研究

基于Midas GTS软件对上海某深基坑降水开挖过程进行数值模拟,对比分析了基坑降水开挖不考虑渗流作用和考虑渗流作用时,基坑围护结构水平位移、地表沉降变形的变化规律,并与现场基坑的实测数据相互印证;同时分析了止水结构嵌固深度对基坑降水开挖变形的影响。研究结果表明:地下水渗流作用对基坑降水开挖有显著影响;止水结构的嵌固深度能有效减小变形。     

渗流作用下深基坑开挖抗隆起破坏数值模拟

利用plaxis数值模拟软件,对临河深基坑开挖降水引起的渗流进行模拟计算,通过6组模型在考虑两次降水、多次降水的情况下,研究改变土质、地下连续墙入土深度、坑内工程桩对深基坑抗隆起稳定性的影响。研究结果表明,两次较为深度的降水土体的位移回弹和沉降量会很大,连续墙的设置插入比近似在0.5,可以发挥它的最大性能,过深的连续墙对基坑抗隆起的影响会减小。在渗流条件下基坑开挖的最底层,桩周土体也会因为水压力造成较大的位移回弹呈现土体的回弹量高于桩体的回弹量。该结果可以为进一步研究渗流对深基坑支护体系的影响提供参考。     

深厚淤泥条件下被动区加固在深基坑工程应用与三维分析

对于含深厚淤泥中的深基坑工程,开挖过程中形成的大变形,会诱发基坑和周边环境大变形和高应力,是基坑支护关注的首要问题,而被动区深层搅拌区加固的方法受到了广泛认可。本文基于三维数值模拟方法,通过结合工程实际,分析了坑底被动区加固对深基坑支护体系的位移的影响。结果表明:坑底被动区加固可以有效的抑制支护桩的侧向位移和坑底隆起,而对基坑外侧土体的侧向位移和沉降影响较小。对于研究在含深厚软土地基开挖过程中引起的基坑和周边地区的变形特性以及被动区加固效果方面具有一定的参考价值。     

黏性隔水层基坑突涌机制的离心模型试验

 针对承压水作用下基坑底隔水层为黏性土体的情况,设计突涌离心模型试验,分析不同开挖深度和水位作用下围护墙的弯矩、水平位移与稳定性,观测坑底土体隆起和突涌破坏状态。试验结果表明：随着承压水头的升高或开挖深度的增加,土体隆起变形的曲率变大并在坑底中央逐渐产生裂隙破坏;墙体被动侧土体抗力逐渐减小,围护墙弯矩和水平位移逐渐变大;围护墙后土体内形成竖向裂纹,基坑发生踢脚破坏。考虑土体强度的基坑抗突涌稳定性分析,宜将土体黏聚力折减来反映土体与围护结构接触缺陷、隔水层裂隙发育以及受到地下水软化等不利因素的影响。     

深基坑开挖及降水引起的邻近浅基础沉降分析

在城市繁华地区进行基坑工程施工,需要重点考虑施工过程对周边环境的影响。论文以深圳某地铁基坑工程为例,模拟了深基坑内降水条件下的基坑开挖过程,分析了地铁车站深基坑开挖及降水引起的邻近浅基础建筑物沉降及支撑结构的变形。研究表明,基坑降水对周边建筑物的沉降有重要的影响,其影响在浅层土开挖时尤为显著,随着开挖深度的增加,降水产生的作用逐渐减弱。另外,降水的影响范围远大于土体开挖卸荷本身。连续墙嵌固在中风化岩中的方案与连续墙嵌固在微风化岩中的方案相比,邻近建筑物平均沉降有大幅增加,差异沉降也有小幅增加。同时,连续墙的底部侧向变形大幅增长。本研究对基坑开挖过程中邻近建筑物的保护有指导意义。     

上海软土基坑变形土体扰动机理及室内试验研究

随着基坑工程规模的增大,复杂性的增加,基坑坑外影响范围和变形量逐渐增大,传统土力学和基坑开挖变形理论已经难以满足工程计算预测需要。深大基坑出现变形较大的原因被归结于施工对周围土体的扰动影响。选取上海软土地区典型基坑工程,对基坑开挖前后的土体进行取样,对比了施工扰动前后的坑外土体性质。发现上海地区④层土在基坑开挖前后,差异明显。因此,针对④层土进行了模拟基坑开挖应力路径的侧向、轴向卸荷室内试验。最后,结合室内试验结果和基坑开挖过程中的实测数据,对上海地区基坑的变形特性和坑外土体扰动变形机理进行了分析和探讨。发现软土地区基坑坑外土体扰动后的固结压缩是造成坑外地表沉降变形的一个重要原因,且坑外沉降曲线可用正态分布函数较好地拟合。     

上海陆家嘴地区超深大基坑邻近地层变形的实测分析

结合上海国际金融中心超大体量卸载、超深开挖深度、超长降水周期的基坑工程实践,通过对邻近地层变形的信息化监测,研究上海陆家嘴地区超深大基坑在顺逆作同步交叉实施条件下邻近地层的时空位移特征,初步探讨其变形机理和影响因素。研究表明:重车动载对坑外地表沉降影响较大,地墙隆起对0.1H范围内的地表土体拖带上抬;地表沉降主要受软弱土开挖和承压井降水影响凹槽分布,纵向地表沉降空间效应明显,受顺逆作同步交叉实施影响差异沉降突出;坑外地层侧移角部效应明显,形成水平方向的土拱作用,并与系统刚度和土体硬度呈正比;坑内土体强隆起范围远超开挖面下1倍挖深,立柱隆起在第三和第五层土方开挖时发展速率明显较快;坑外设计挖深上部地层以斜向下位移为主,下部地层以斜向上位移为主;基坑土方开挖阶段,坑内地层卸荷隆起为主流动补偿为辅,坑外设计挖深以上地层土体流动补偿和承压井降水固结沉降均显著,而设计挖深以下地层以卸荷隆起为主兼有少量流动补偿。     

地下连续墙支护全封闭式基坑降水试验研究

以某大型地下连续墙全封闭式深基坑工程为例,通过抽水试验采用泰斯配线法获得的深厚承压含水层水力参数设计降水试验,通过试降水试验检验地下连续墙的止水效果以及降水方案的可行性。试降水试验结果表明,在12 h的抽降水过程中坑外混合井和承压水水位变化较小,地下连续墙的隔水效果良好;坑内均匀分布观测井水位均能够满足基坑土方开挖对地下水位的要求。因此,对于大型地下连续墙全封闭式深基坑工程开挖降水前的试降水是必要的,一方面可以验证地下连续墙的隔水效果,另一方面可为进一步优化降水方案提供基础数据。     

饱和黏性地层中基坑坑底抗隆起稳定验算方法

针对饱和黏性土地层中基坑坑底抗隆起稳定性验算,首先建议其强度指标取原状土样在有效自重应力下预固结的不固结不排水抗剪强度cu,随后考虑该不排水抗剪强度随深度近似线性增大的特点,给出相应地基承载力的计算公式。进而在作者此前所提出的坑底抗隆起稳定性验算方法基础上,给出饱和黏性土地层中深基坑坑底抗隆起稳定安全系数的计算方法,包括挡土构件嵌深较小情况下按地基承载力的验算方法,嵌深较大情况下按圆弧滑移面的验算方法和识别过大嵌深的临界嵌深计算公式,并通过与精细数值方法计算结果的对比,对所提出方法及公式的正确性和精度进行了检验。文中还给出两个工程实例,展示了实际分层地基,特别是既有黏性土也有无黏性土层时按所提出方法的坑底抗隆起验算。     

Experimental checking of stability of underground pedestrian crossings on heaving soils

Conclusions 1. Underground crossing structures on natural soil bases may be used also for heaving soils provided their strength and rigidity are increased, taking into account the nonuniform deformations. It is recommended that a value of 0.0015 be used for the limiting allowable coefficient of relative deformation nonuniformity of tunnels.2. If the tunnel is considered as a reinforced concrete underground frame buried in the soil, then for strength, crack-resistance, and deflection design under the normal frost heave force, this force should be assumed to be equal to the soil reaction in the tunnel base under all the permanent and short-duration loads, taken in accordance with SNiP II-D.7-62; also, account must be taken of the friction force caused by the backfill sand on the tunnel lateral surface.3. For freezing and thawing of the soils in the bases of underground crossings, the plastic deformations are insignificant, i.e., the frost heave is practically equal to the settlement under thawing.4. The weak correlation between the coefficient K_n and the heave indicates that measures intended to reduce the depth of freezing (heave) by heating the bottom or by partially replacing the heaving soils by nonheaving under deep seasonal freezing cannot, per se, ensure crack resistance of the crossing structures.5. During freezing of soils in the bases of crossings, processes of heaving and shrink-age occur. For hard and medium hard consistency, with W_PL, the shrinkage may be greater than the heaving, which should be taken into account for determining the depth of the foundations under deep seasonal freezing conditions.Omskgrazhdanproekt. Translated from Osnovaniya, Fundamenty i Mekhanika Gruntov, No. 3, pp. 10–12, May–June, 1981.     

超深开挖对单桩的竖向荷载传递及沉降的影响机理有限元分析

目前对于超深基础下的桩的设计尚未考虑超深开挖、坑底隆起对桩产生的作用。现场采用静载试验确定单桩承载力时也仍采用常规的地表加载并扣除开挖深度范围内桩侧摩阻力的方法,没有考虑深开挖效应的影响。采用经实际工程算例验证的土参数、桩身材料参数和桩土接触面参数,在均质土中建立了轴对称有限元模型,对三种不同试桩方法进行了模拟。通过开挖模拟,首先揭示了深开挖对桩的影响效应,在此基础上,对超深开挖对桩在开挖后再加载的荷载传递机理和沉降机理进行了研究。与常规试桩法和套管试桩法中的基坑底以下相同桩长的桩相比,超深开挖产生的影响效应使桩的极限承载力降低,竖向刚度减小,相同荷载下沉降加大,且其沉降中桩整体刺入所占的比例显著大于其它两者。桩侧摩阻力完全发挥时需要的桩土滑移量增大。此外,超深开挖可在桩身中产生较大的拉力,桩身中下部钢筋不能随意减少。     

武汉某深基坑在开挖过程中的变形性状分析

武汉协和医院外科病房大楼基坑场地狭窄、周边环境严峻、地下水位高、基坑土性差、开挖面积及深度大,基坑采用了上部放坡卸载、钻孔灌注桩排加三排预应力锚杆的支护体系,地下水采用悬挂式竖向隔渗墙和坑内中深井降水相结合的处理措施,并运用信息化施工管理技术,对周边环境及支护体系在施工期间进行了监测,基坑的支护变形及周边构筑物的沉降变形随着降水、开挖而有规律地变化,在地下室底板浇注完成后,基坑逐渐趋于稳定状态。