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。     

基坑开挖对邻近框架结构影响研究

在考虑土体小应变刚度特性的基础上,以框架结构为研究对象,建立基坑与框架结构的三维整体模型,研究基坑开挖所引发的框架结构内力与变形,得出了框架结构受基坑影响的变形特征及内力变化规律.     

基于小应变特性的基坑开挖对邻近桩基影响分析方法

越来越多的基坑紧邻既有建筑开挖，需要评估基坑开挖对邻近建筑的影响，因此基于变形控制的基坑设计已经成了必然要求。目前仍缺乏有效简单的方法去估算基坑开挖对邻近建筑的影响，特别是采用桩基础的建筑。而且当进行变形控制设计时，要求基坑变形控制在较小的范围内，此时基坑周边土体处在小应变范围内，要建立基坑开挖对周边建筑影响的分析方法必须考虑土体小应变特性。首先采用基于小应变特性计算基坑开挖引起的深层土体位移的经验计算公式计算基坑开挖引起的自由场土体三维位移，然后基于差分方法提出了基坑开挖对邻近桩基竖向和水平向影响的两阶段分析方法。通过与有限元结果的对比，验证了本方法的正确性。并分析了基坑开挖深度和桩基离基坑距离这两个因素对邻近桩基的响应的影响。研究表明开挖深度越小对桩基影响越小，基于桩基内力控制时，基坑开挖深度应避开桩底位置，且桩基在距离基坑0.5倍开挖深度距离时最为危险。     

基坑降水对坑底土体回弹影响的试验研究

采用逆作法时,深基坑开挖引起的坑底隆起对于地下工程结构会产生显著影响。目前对于深基坑的回弹量计算,都是以基坑开挖卸荷为基本应力路径获取变形模量,并未考虑降水的影响。软土地区深基坑的开挖,特别是深度达20～30 m甚至更深的超深基坑工程,均要涉及到大幅度降低坑内地下水位的问题。应用三轴试验对基坑工程开挖与降水交替作用下开挖区土体的强度与变形性状进行模拟,并与仅考虑基坑开挖作用下被动区土体的强度与变形性状进行比较。结果表明:对超深基坑,降水作用可改善土体的力学性状;大深度降水对基坑总的回弹量有较大影响,能显著减小回弹总量。基于降水对基坑被动区土体强度及变形性状的显著影响,在深基坑工程设计中应考虑实际的应力路径,即进行考虑降水与开挖综合影响的分析。     

考虑混凝土支撑徐变的深基坑开挖有限元分析

深基坑开挖时,支撑体系的刚度是影响基坑变形的关键因素之一,由混凝土徐变引起的支撑刚度衰减对基坑性状的影响,目前仍未很好解决。本文以上海某深基坑工程为例,在考虑钢筋混凝土支撑徐变的基础上,利用有限元软件ABAQUS,对开挖过程中支撑体系刚度衰减对围护结构工作性状的影响进行了有限元分析。分析时,土体采用Mohr-Coulomb理想弹塑性模型,围护墙与土体之间采用接触模型,考虑徐变效应而引起的支撑刚度衰减时,支撑模量采用按龄期调整的有效模量,进而分析了不同开挖阶段支撑轴力及围护墙侧移的变化规律。结果表明,混凝土支撑的徐变效应对围护结构的内力和变形影响较大,在基坑工程设计计算中应考虑这一影响。     

基坑竖向围护结构变形对周边地表沉降的影响

基坑开挖卸荷将导致周边一定范围内土体发生水平和竖向变形,进而对周边环境产生影响。为此,以考虑土体小应变刚度特性的有限元方法对基坑施工时竖向围护结构不同的变形影响进行分析,并将变形影响区大致简化为规则的几何形状。验算结果:在围护结构变形控制值相同条件下,踢脚变形值最大,复合变形和内凸次之,悬臂最小;但变形范围却是悬臂处最大,复合变形和内凸次之,踢脚最小。     

基坑开挖卸荷对既有隧道变形影响的三维有限元分析

采用能够考虑土体小应变特性的亚塑性模型,模拟了离心模型试验,并通过对比试验结果验证了有限元模拟的可靠性,在此基础上分析了隧道三维变形机理。研究结果表明,考虑土体小应变特性的亚塑性模型能够较好地模拟离心模型试验结果;由于应力释放量主要位于基坑开挖区域,土体的模量随应变的增大而减小,因此,隧道变形主要发生于该区域,影响范围约为从基坑中心开始沿着隧道纵向基坑开挖长度的1.2倍。     

围护墙后开挖对基坑变形影响的数值分析

以西江引水盾构一标盾构吊出井和阀门井深基坑工程为分析对象,考虑土体的小应变刚度特性,建立三维有限元分析模型,探讨围护墙后开挖对基坑的变形影响。通过计算结果和实测数据的对比分析,表明部分围护墙后开挖卸载,造成支撑两端产生不平衡力,使开挖一侧的墙体回弹而减小水平位移,而对侧墙体水平位移继续增大,墙后土体沉降也随之增大。墙后的局部开挖卸载还能引起支撑两端墙体最大位移向相反方向移动,产生错动趋势。而开挖卸载的同时在墙后适当增加支撑可调整墙体的位移增量,有助于减少对基坑的扰动。所获得的结论对于既有基坑墙后开挖工程的设计和施工具有重要的参考价值。     

深基坑支护设计影响因素的有限元分析

深基坑工程是当前岩土工程中的热点和难点问题之一，如何有效控制基坑变形，使基坑工程既安全叉经济，是人们一直探索的课题。深基坑的支护结构的变形是影响基坑变形的重要因素。针对武汉地区具有代表性的粉质粘土，通过大量的真三轴试验模拟了基坑开挖过程中的应力路径，了解了开挖过程中基坑土体的变形性状，并得到了邓肯一张模型的各参数，建立了深基坑支护结构的非线性弹性模型。同时以平面应变有限元法为基础，通过对武汉某基坑工程进行基坑变形的计算分析，分析了支护结构的刚度、基坑的开挖宽度、土体的变形模量、插入深度、支撑位置和坑内土体加固、基坑开挖的时空效应和基坑周围水环境等设计、施工和自然环境因素对支护结构的变形的影响，了解了基坑开挖过程中基坑支护结构变形、周围地层沉降的发展变化规律，并提出了一些控制基坑变形的方法措施，为深基坑工程的设计和旋工提供了依据。     

深基坑开挖对邻近桥桩的影响机制及控制措施研究

 以天津地铁二号线红星路站工程为依托,采用弹塑性有限差分方法,构建模拟基坑开挖过程的数值模型,通过将土体、桥桩及地连墙变形的计算结果与实测数据进行对比分析,验证该数值模型的可靠性,基于该数值模型,研究深基坑开挖对邻近桥桩的作用机制,分析基坑围护结构刚度、钢支撑刚度和土体强度对控制土体变形的作用,提出控制深基坑开挖对邻近桥桩影响的3种行之有效的工程措施。     

基坑开挖对临近基坑地铁高架结构变形的影响

以苏南地区临近城市轨道交通结构的基坑工程为例,通过三维有限元模拟施工过程,反演适宜模拟该基坑施工过程的计算参数,并在此基础上研究不同开挖距离、基坑规模、开挖深度、基坑数量和施工工序的基坑施工对临近地铁高架结构的影响。结果表明:基坑与结构水平间距小于2H(H为基坑深度)时,结构横向变形发展大于竖向,水平间距为1H时,桥墩水平位移和沉降达到最大;地铁高架桥桥墩附加变形伴随着基坑宽度的增大而迅速增大,当基坑宽度大于8H时,影响迅速减小;基坑开挖深度对基坑中线4 H范围内的桥墩影响最大,尤其是开挖深度超过10m后;多个基坑施工引起的结构变形表现出明显的非线性叠加效应;多基坑施工工序对结构总变形略有影响。     

基坑开挖对邻近桥梁桩基的影响分析

针对无锡市某下穿高架桥的地下通道基坑工程,采用弹塑性有限元方法模拟无支撑基坑开挖对邻近高架基础的影响,分析了不同加固方案对控制桥梁桩基变形的作用.结果表明,由开挖引起的高架桩基附加位移较小,所采取的加固措施有效控制了该基坑的变形,降低了对邻近高架基础的影响.     

SMW工法在跨运河立交工程中的应用

SMW工法是深基坑支护系统的一种新形式,近年来在深基坑围护工程中得到了广泛应用,但在桥梁承台施工中应用较少。论述了一边是围堰,一边是土体,基坑开挖后两侧荷载不对称情况下SMW工法应用的特点和措施。该工法在常州市长江路跨运河立交工程中取得了良好的效果。     

软土层对地铁狭长深基坑地表沉降的影响研究

随着我国城市轨道交通的快速发展,地铁地下车站狭长深基坑工程越来越多,尤其是长江中下游和沿海地区城市的狭长深基坑大多开挖于深厚软土场地,对该类深基坑的施工安全造成了严重的威胁和工程事故。鉴于此,本文基于Midas商用软件,建立了土体-围护结构相互作用体系的三维有限元分析模型,通过现场实测与数值计算结果的对比分析,验证了数值分析模型的可行性。通过改变软土层厚度、埋深和开挖深度等不同组合的108个计算工况,系统分析了软土层厚度和埋深变化对地铁狭长深基坑周围地表沉降的影响规律。结果表明:当软土层主要位于基坑底面以上侧向地基中时,软土层厚度变化对基坑周围地表沉降影响较大;地铁狭长深基坑侧向地基中软土层埋深增大时基坑周围地表沉降先变大后变小,且变化转折点为软土层顶层埋深高于基坑底面以上的一定范围内;当软土层埋深较大且较厚时,开挖深度对地表沉降的影响有增速的趋势,即当基坑开挖深度较深时软土层的影响更为明显。同时,根据数值计算结果,给出了软土层厚度和埋深等与地表沉降的统计关系。     

复杂条件下深基坑变形监测分析

以沈阳北站人防工程深基坑工程为研究对象,基于基坑稳定性及周围土体变形理论,通过对基坑开挖过程进行系统的动态监测和实测数据分析,开展复杂条件下深基坑变形监测研究,以期得到围护桩的最大水平位移和地表最终沉降量等参数,为今后复杂条件下的深基坑工程提供可靠的理论依据。     

土岩组合双排吊脚桩桩锚支护基坑变形数值分析

 随着基坑开挖方式、深度及工程地质状况的不同,出现了很多特殊形式的深基坑支护结构。在土岩二元结构地层条件下,双排吊脚桩桩锚支护方式的设计与施工经验很少。针对这种支护方式的设计与施工,以青岛市凯悦深基坑为例,对其进行变形及安全稳定性分析,利用Plaxis有限元软件模拟基坑开挖过程,并结合现场监测资料进行对比分析。结果表明：双排吊脚桩桩锚支护体系具有较大刚度,能够有效控制基坑变形及桩体位移,基坑位移主要发生在土体深度范围内。研究可以为此类支护结构设计的优化提供理论依据。     

深基开挖对邻近高架基础影响的三维数值分析

应用三维有限元法分析了深基坑开挖对邻近高架基础的影响.现场监测数据和数值分析结果基本一致,表明采用的计算模型是合理的.计算结果表明由开挖引起的高架桩基附加内力值均较小,所采取的施工技术措施有效地控制了该基坑的变形,降低了对邻近高架基础的影响.     

某桥梁基础施工引起下卧隧道变形的规律研究

针对某桥梁基础施工中基坑开挖对下卧运营地铁隧道的保护问题,基于工程实测数据,对隧道回弹隆起规律进行了分析,得出了坑底以下隧道的回弹变形受基坑开挖方式与基坑放置时间的影响,以及隧道的最大回弹隆起值与基坑放置时间、开挖方式之间的具体关系,在考虑基坑开挖时空效应的基础上,推导了适合工程预测应用的坑底隆起计算公式.     

复杂环境下深大基坑开挖监测与数值模拟分析

以兰州市某复杂环境下深大基坑工程为案例,该基坑开挖深度为17.70~19.10m,主要采用“咬合桩＋预应力锚杆”支护结构,局部采用土钉墙。根据该基坑周围土体、支护结构、邻近建筑监测数据和基坑开挖数值模拟,分析基坑开挖过程中基坑变形性状和基坑开挖对邻近建筑的影响。研究发现：在开挖过程中,基坑支护结构、基坑周围土体和邻近建筑三者变形相互影响;基坑支护结构应避免出现结构性状突变;咬合桩加预应力锚杆的支护结构适用于兰州地区深大基坑项目。最后借助Plaxis3D有限元软件对基坑开挖过程进行数值模拟,模拟结果与监测结果趋势一致,但咬合桩的研究需深入。该深大基坑支护结构对邻近建筑变形起到良好的控制作用,为兰州地区类似基坑项目提供了很好的案例,为复杂环境下深大基坑项目的设计提供参考。     

上海轨道交通超深基坑三维数值模拟分析

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24.3 m的超深长条形基坑建模计算,考虑土体、围护结构、水平支撑体系共同作用,分别计算模拟了三种不同开挖方式,并与实测数据进行比较,得出了该类超深基坑的变形特点,基于此提出了变形控制要点,为超深基坑的设计优化和变形预测提供了依据。