水利施工中软土地基变形沉降的有限元模拟分析

为了解决传统软土地基变形沉降模拟分析方法存在的模拟误差大、应用效果不佳的问题,在水利施工环境下,利用有限元的概念实现软土地基变形沉降模拟分析方法的优化设计.分析软土地基变形沉降机理和受力情况,并根据分析结果,通过设置边界条件和材料参数,构建有限元分析模型.在该模型下确定软土地基变形沉降影响因素,从瞬时、固结和次固结三个方面,得出变形沉降的计算结果.最终通过确定影响因素和模型参数的具体取值,实现软土地基变形沉降的有限元模拟.通过与传统模拟分析方法的对比,发现设计分析方法得出的模拟结果误差降低了0.089mm,且将其应用到水利施工中能够有效地控制施工质量,在应用效果方面更加具有优势.     

地下隧道软土地层变形研究综述

在综述已有文献的基础上，将隧道施工引起软土地层变形的研究方法分为不考虑施工过程的方法和部分考虑施工过程的方法两大类．由施工中的观察结果提出的较为简单的经验公式及弹性、弹塑性和粘弹性解析解法是不考虑施工过程对地层变形的影响的，而各种数值计算方法以其灵活性在计算时可以部分考虑施工过程对地层变形的影响．由于隧道施工的复杂性及一些不确定因素的影响，要在理论分析中精确模拟施工过程还有一定的难度．文中论述了每类方法的最新研究水平及存在的问题，指出了尚需进一步研究的课题     

软土流变理论及其在排水预压加固分析中的应用

介绍近年来有关软土固结与流变理论及排水预压加固分析方法等研究成果。在软土流变方面。先后引用了广义Voigt模型和椭圆-抛物线双屈服面基础上的修正Kormanura-Huang模型,分别用于粘弹性和粘弹-粘塑性分析,同时提出了确定软粘土参数的方法。在考虑软土粘弹性的固结理论解方面。先后提出了一维及轴对称固结普遍解析解,提出了Gibson-Lo方法和考虑井阻的Barron解的近似性,证明了Carrillo定理的适用条件。在砂井排水预压固结分析方面,先后提出了考虑软土粘弹性的真空预压半解析分析方法和考虑软土粘弹-粘塑性的有限元分析方法。理论计算结果与工地实测资料吻合,说明所提出的本构关系模型、参数确定方法及排水预压固结分析方法是正确和合理的,可推广应用于实际工程的设计预测和后验论证。     

软土地基上加筋土挡墙变形特征的有限元分析

针对在加筋土挡墙设计中,一般不考虑地基变形影响,而软土地基过大变形会造成加筋土挡墙失效的问题,结合某加筋土挡墙实例,利用数值模拟方法建立了软土地基上加筋土挡墙数值模型,分析了软土地基不均匀变形对加筋土挡墙的影响。结果表明:由于加筋土挡墙基底压力的偏心作用,会引起软土地基的差异沉降,对墙体侧向变形及向临空面倾覆有不利影响;加筋土挡墙面板变形主要是由地基不均匀沉降引起的;加筋土挡墙地基的沉降曲线近似线性,面板下地基沉降量最大。参数分析还揭示,地基土的杨氏模量和面板仰角、回填土特性等对加筋土挡墙变形特征均存在较大影响。     

混凝土力学时空特性对衬砌支护设计影响研究

竖井支护设计对围岩稳定和施工安全具有重要意义,水利水电工程中采用正井法开挖引水竖井的工程案例较少。根据正井法施工特点,确定开挖、初衬以及拆模等工序需要的具体时间,考虑混凝土力学参数的时效特征,并结合所在区域的地质条件、岩体力学参数以及开挖进尺,对初衬设计厚度、强度以及拆模时间等进行了研究,形成了一套基于正井法施工,考虑衬砌混凝土力学参数时空特征条件下的衬砌设计方法。实践表明,考虑混凝土力学参数时空特征条件下的支护设计更加合理,具有一定经济和社会效益。     

温州浅滩海堤工程原位监测分析

温州浅滩工程软土地基深厚,通过采用塑料排水板、土土材料的复合加固法,并结合原位监测沉降稳定控制手段,解决了在高含水率深厚软基上建造堤坝的稳定控制问题。根据该工程的原位观测资料进行沉降预测分析,并提出一种基于传统指数曲线拟合法的软土地基分级施工情况下的沉降预测模型,该模型考虑了土体变形的非线性和固结性质随荷载的变化,将沉降拟合方程中的待定参数在2个不同荷载级中分别加以确定。     

SMW工法在上海华漕港泵闸基坑中的应用与分析

本文介绍了上海华漕港泵闸基坑采用SMW工法作围护的施工及监测过程。针对这种围护的特性,设置了围护倾斜、钢支撑轴力等监测项目。监测成果表明:根据设计方案采取合理的施工工艺,可有效抑制围护变形,从而控制周边复杂的建筑物沉降,为软土地基围护设计积累相应参数。     

江门市龙泉滘水闸地基加固处理方案研究

为解决江海区龙泉滘水闸地基承载不足的问题,通过理论计算方法设计使用55根直径为0. 8m的C30混凝土钻孔灌注桩加固软土地基,使用数值模拟研究加固后地基在水闸施工过程的变形量和桩土应力比变化情况。结果表明:使用钻孔灌注桩加固后地基变形量(沉降量、水平变形量)得到有效控制,桩土应力比处于合理范围,充分利用了天然地基强度。     

海堤施工期变形控制标准的研究

变形控制是确保软土工程安全施工的重要手段,变形控制标准在路堤工程中研究较多,但在海堤工程研究却为鲜见。基于某海堤的实测资料对海堤工程的变形控制标准进行了研究,对沉降速率、水平位移速率及两者的比值分别进行了分析,提出了相应的控制标准。研究结果对于海堤工程施工过程中变形控制标准的建立及指导类似工程的施工具有重要意义。     

毛竹复合土钉墙水平位移影响因素数值分析研究

针对软土基坑毛竹复合土钉墙支护对变形预测和控制等方面研究的不足,采用考虑毛竹土钉和毛竹排桩与土体的相互作用以及土体加、卸载条件下变形模量不同的有限元法,建立某基坑支护设计剖面的平面应变有限元模型。计算并分析了毛竹复合土钉墙支护结构的变形规律,并对影响坡面水平位移的因素,即毛竹土钉的倾角、长度、间距、布置形式,毛竹排桩的长度、数量,土体参数以及开挖的坡度进行了详细的定性分析与定量评价,其结论可以为进一步认识毛竹复合土钉墙支护结构的作用机理提供依据,同时可为设计施工提供参考。     

基于弹性地基梁法的深基坑软土抗剪指标优选

软土地区的岩土抗剪强度指标取值问题一直是深基坑工程设计中的重要研究重点。由于受到复杂水文地质条件的影响,武汉地区深基坑工程面临的软土抗剪强度指标取值问题更为复杂。以武汉市某典型深基坑工程基坑土样为试验对象,以弹性地基梁作为主要理论,研究了武汉地区软土抗剪强度指标取值问题。结论如下:采用弹性地基梁理论可以较好地分析深基坑支护结构内力以及变形;对于武汉地区类似基坑进行支护设计时,采用固结不排水的强度指标是较为合适的;采用基于弹性地基梁理论的天汉软件进行深基坑稳定性分析时,若采用原始试验值,结果是偏于危险的,因此存在一个使得指标选取更符合实际情况的修正系数。     

基坑不同支护结构的数值模拟分析

随着经济的发展,基坑工程得到广泛的应用。为研究不同支护结构对基坑的支护效果,为类似工程设计施工提供指导及参考,运用三维有限差分软件FLAC3D对基坑施工过程进行数值模拟,对开挖过程中岩土体变形特征其时效变化规律进行分析。在此基础上修改模型,对不同支护结构在基坑开挖支护过程中所起的作用进行研究。结果表明,锚杆及小导管注浆对抑制基坑上部变形、防止基坑发生上部垮塌有非常明显的作用,喷混凝土护壁对抑制基坑中部变形、防止基坑发生鼓胀破坏有良好的支护效果。     

软土基坑双排桩支护结构优化分析

为分析优化软土基坑双排桩支护结构参数,以广州市某软土基坑为背景,采用ＦＬＡＣ３Ｄ对其开挖施工过程进行了数值模拟分析,研究了围护桩排数、排距、桩长、桩刚度等对基坑桩体变形以及地表沉降的影响。数值计算结果表明:当基坑开挖深度较小时,基坑的开挖对软土基坑周边土体位移影响不大,但当基坑开挖深度由５．０ｍ增至７．５ｍ时,基坑围护桩位移则由５ｍｍ快速增长至２４ｍｍ,且其变形模型由“弓形”转换为“前倾形”;随着桩排数、排距、桩长以及桩刚度的增大,桩体位移和地表沉降将逐渐减小,但其减小的幅度会越来越小;当桩排距设置为２ｄ～４ｄ、桩长设置为２４ｍ～３２ｍ、桩刚度设置为０．５ＥＩ～１．０ＥＩ时,双排桩支护结构的性价比最高。     

软土地基大型船坞深基坑数值分析

根据位于福建沿海软土地区的某大型船坞基坑工程的设计与施工过程,利用PLAXIS 3D有限元软件建立相似度较高的三维模型,采用其中的HS-Small模型模拟土体,分析了不同施工步骤现行方案下基坑整体与支护结构的变形及受力特性,并且对影响基坑整体与支护结构的变形及受力特性的各因素进行分析,为了达到最好的效果,这些研究都是很有必要的。通过数值模拟计算结果明确其变化趋势,最后参考工程造价角度得出有效结论,给出合理的建议。根据计算结果可知,关于此船坞基坑的方案设计存在着可进一步优化的空间。为本船坞以及类似基坑工程的设计与施工提供有益参考。     

软土深基坑组合开敞式支护数值模拟与监测分析

以某沿海地区深基坑工程为背景,介绍了软土地区采用分级卸荷、重力挡墙和桩锚组合的开敞式基坑支护型式。通过建立三维有限元模型模拟基坑开挖过程,对比数值模拟和现场监测结果,分析了基坑支护桩水平位移和锚杆力的变化规律。结果表明:支护桩变形和锚杆力的模拟值与监测结果趋势一致,实测结果与预测值的整体偏差在15%以内,基坑工程处于安全稳定状态;三维有限元模型可以较好地考虑基坑在组合支护情况下重力挡墙和空间效应对桩锚结构受力的影响,具有较高的可信度;对于软土基坑,将重力挡墙和桩锚组合,并结合分级卸荷,改变了支护结构上的土压力分布规律,能够有效控制基坑变形,确保支护结构稳定。应用成果可以为同类工程提供参考。     

深厚软土区深大异形基坑开挖对临近建构筑物的影响

武汉轨道交通8号线田田绿化广场工程场址下伏深厚软土，深大异形基坑开挖对周边京广铁路、城市高架等重要建构筑物的影响需开展专题研究。基于基坑支护设计方案，通过三维有限元动态过程数值模拟，研究了基坑开挖对周边既有建构筑物的影响，得到以下主要结论：结合支护结构及周边计算成果，经与相关规范中既有建构筑物变形允许值的比较，有针对性地提出了重点区域的加固方案；对基坑工程实际开挖支护过程进行了持续监测，结果表明临近建构筑物变形在基坑开挖至底标高时快速达到最大并趋于稳定，专项加固方案可有效控制重点部位建构筑物变形指标，验证了基坑支护及专项加固方案的有效性，保障了该深厚软基区深基坑施工顺利进行。精细化数值模拟可有效克服现有规范在评估新建和既有工程相互复杂影响时的局限性，有助于为优化工程方案提供必要的技术支撑。     

不同施工工序对围护结构及周边环境的影响

为了深入研究在不同施工工序下基坑开挖对基坑围护结构的内力和位移及周边环境的影响,运用岩土有限元软件Midas GTS分别模拟了广州某采用桩-锚索支护的高层建筑基坑在不同施工工序下的开挖过程,以及在进行底板施工时不对称堆载对基坑的影响,从而得到了基坑围护结构内力、变形及地表沉降的分布规律。计算分析结果表明:不合理的施工工序对基坑围护结构的内力和位移及地表沉降产生了较大影响,尤其是围护结构水平位移及地表沉降,这使得基坑的稳定性处于不利的状态;该基坑在锚索及时发挥作用比不及时发挥情况下,桩体最大弯矩减少率≥41.77%,地表沉降减少率≥32.75%;基坑底部不均匀堆载使得左、右侧桩体最大弯矩相差5%,桩体水平位移相差10%。研究结果将有助于提高深基坑设计水平,为类似工程的设计、施工和研究提供必要的参考。     

既有泵站增容工程基坑施工控制研究

既有泵站增容工程基坑一般存在距既有建筑物近、紧邻河道、地质条件复杂等特征,易出现施工安全问题。结合谢村排涝泵站增容工程泵室基坑施工,针对可能存在基坑失稳和影响既有建筑物等问题,通过对工程资料分析,优化了混合支护方式、考虑外河水条件的降排水、基坑变形监测分析的施工控制方案。该方案基坑降排水措施效果良好,既有建筑物变形满足设计要求,达到了预期效果,成果可供类似工程参考。     

海域双排钢板桩围堰与明挖基坑变形特性分析

以深圳海滨大道一期Ａ段海底隧道工程为背景,针对海域环境双排钢板桩围堰与明挖基坑在施工过程中的变形控制难题,利用ＰＬＡＸＩＳ数值模拟软件建立有限元模型,通过建立有限元模型,系统的研究了海域双排钢板桩围堰与明挖基坑变形特性及相互影响规律,分析了围堰与基坑距离、基坑内支撑形式及基坑开挖步序等因素对钢板桩围堰变形的影响作用。研究结果表明:基坑开挖将造成围堰较大的水平位移;地连墙最大变形出现在墙体中下部;减小施工平台宽度和增大基坑内支撑刚度等方式可以有效减小钢板桩围堰变形。研究成果可以为类似工程的钢板桩围堰与明挖基坑设计提供参考依据。     

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。