用有限元法分析基坑的稳定性

采取弹塑性有限元程序,考虑基坑分步开挖的影响,对基坑开挖施工进行了模拟。通过分析开挖过程中土体的变形和应力状态及破坏状态,对开挖阶段基坑的整体情况进行了评价。     

填土边壁(坡)破坏模式模型试验的有限元分析

对填土边壁(坡)破坏模式相似模型试验的全过程进行了有限元分析,分别得到了填土在考虑和不考虑土体滑塌时,自然堆填和人工夯填情况下不同开挖阶段时的最大剪应力及屈服度分布.计算结果较好的解释了试验中边壁出现的变形和破坏特征,从而说明应用有限元分析可以较好的预测基坑开挖过程中的破坏趋势.     

考虑卸荷应力路径的基坑开挖土体变形研究

根据基坑开挖的特点,改进常规三轴试验仪器的控制程序。以此为基础,利用三轴仪对基坑开挖过程中土体的侧向卸荷过程进行模拟,获取土体变形参数,并对某工程实例进行有限元分析。分析结果表明,经过侧向卸荷三轴试验获得的土体变形参数的计算结果与实测数据更吻合。     

坑底加固对平行换乘车站基坑变形影响的计算分析

采用弹性地基上的板壳有限元，分析地铁平行换乘车站深基坑开挖过程中，坑底土体加固的深度、加固的密度、加固的程度对基坑变形的影响。在基坑开挖过程中，坑底土体加固主要影响开挖面以下连续墙侧向变形，对基坑最后一道支撑以上墙体变形影响很小。     

超大型深基坑开挖过程三维有限元分析

建立三维有限元模型对软土地区某中心岛顺作、周边逆作的超大型深基坑进行分析,计算中假定土体为横观各向同性体,考虑土与结构的共同作用以及土体分层、分区开挖和支护结构分区施工.将计算结果与实测值进行比较,表明考虑土体为横观各向同性体的三维有限元分析方法可以较好地模拟开挖过程基坑的变形特性.分析了分层分区开挖和支护结构分区施工对基坑维护结构变形特征的影响,结果表明分层分区开挖对基坑变形有较大影响.     

紧邻既有地铁车站大型深基坑开挖影响分析

依靠有限元分析软件,采用二维及三维模型,考虑基坑开挖时土体硬化过程,研究某大型深基坑开挖对紧邻既有地铁车站影响。通过分析地铁结构内力、水平及竖向位移随基坑开挖深度不同变化,得知基坑开挖至基坑底部时,既有地铁结构位移为最大值并满足控制标准,结构裂缝在整个基坑开挖过程中满足规范要求。这对类似工程具有参考价值。     

基坑开挖对临近建筑的影响分析

基坑开挖过程中,基坑周边土体的原有的应力场的状态将会发生改变,周围土体将会产生局部变形和塑性破坏。其对临近建筑的影响主要表现在以下两个方面:一方面基坑开挖会引起坑外土体向坑内移动,使得坑外的建筑的基础产生附加位移和弯矩;另一方面基坑开挖会导致基坑周边产生不均匀沉降,从而引起建筑基础或墙体的开裂。本文以广州南沙某两层地下室基坑工程项目为例,结合有限元软件Midas GTS针对基坑开挖对临近建筑物的影响进行模拟分析,分析得出基坑支护结构的变形和受力情况及其对建筑物的变化影响。其分析成果对优化设计和指导施工具有一定的意义。     

基坑开挖对邻近桩基的影响及数值分析

深基坑开挖时的土体侧向移动使邻近桩基产生侧向位移和附加应力及弯矩,甚至可能使上部建筑物功能失效,因此深基坑开挖时土体侧向移动对邻近桩基的不利影响分析是有必要的。本文采用有限元软件MIDAS/GTS建立基坑开挖三维实体模型,分析基坑开挖对邻近桥桩的影响;根据相关计算结果,采用MIDAS/CIVIL建模验算邻近桩基的极限承载力及桩身裂缝宽度。结合监测数据可知,数值模拟结果与实测结果相近且在安全控制范围,基坑开挖对邻近桩基的影响及数值分析对施工预测有一定的指导意义。     

基坑开挖对路面裂缝的影响分析

道路建设是为地块开发及居民出行提供服务,由此道路建设完成后,往往会受周边地块开发过程中基坑开挖的影响,导致路面出现各种裂缝。基坑开挖与道路裂缝之间到底存在何种对应关系以及基坑开挖对裂缝产生的机理如何尚不明确。文章以天津滨海地区某小区建设过程中,导致路面出现裂缝为研究背景,应用MIDAS有限元方法建立分析模型,在研究中裂缝扩展模式的基础上,研究基坑开挖对路面应力应变的影响,从而揭示基坑开挖引起路面裂缝的原因。     

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。     

基坑中土的应力路径与强度指标以及关于水的一些问题

 基坑开挖是在原状土层中进行的,其地基土的应力路径既不同于常规挡土墙中土的应力路径,也不同于室内常规三轴压缩试验中试样的应力路径。基坑工程中,支挡结构物前、后土体的平均主应力或者某些方向的主应力常常是减少的,对于饱和黏性土的固结不排水三轴试验,可能产生负的超静孔隙水压力,从而会影响土的抗剪强度指标。本文指出,对于黏性土中的基坑,在近期施加的墙后地面超载q,以及欠固结土地基的情况下,使用固结不排水(或固结快剪)强度指标计算土压力与进行稳定分析是偏于不安全的;同时指出,重力式水泥土墙的抗滑移和抗倾覆稳定验算,以及用瑞典圆弧法进行整体稳定验算时,对于饱和黏性土,如使用固结不排水强度指标,其抗力部分中的自重应按浮重度计算。结合对《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-201?)报批稿进行的一些讨论,分析在基坑支挡结构计算中水压力的作用,提出地基土为粉土时,水土压力分算还是合算取决于其下土层的性质。     

柔性挡土结构空间土压力性状的三维有限元分析

为了研究基坑开挖对柔性挡土结构土压力空间分布规律的影响,进而为基坑的设计与安全防护提供相应依据,用ABAQUS建立基坑开挖的有限元模型,分析基坑开挖对挡土结构“单片墙”空间土压力的影响。考虑了不同刚度、有无支撑、不同开挖深度对挡土墙不同部位的土压力分布和挡土墙位移的影响,并将挡土结构三维土压力分布规律与二维数据进行了对比,验证了三维有限元模拟的必要性,对比了加支撑与否对基坑土压力空间分布的影响。结果表明:“单片墙”主动区土压力呈马鞍状分布,挡土结构后部土体的影响范围和下部土体的影响范围都约为2倍开挖深度;支撑结构极大地限制了墙后土体危险区域的范围,但是对墙下土体的限制作用并不是很明显。     

温度应力对环形地连墙围护结构受力变形的影响分析

温度场对深基坑围护结构受力变形的影响不仅是温度场与应力场的热力耦合问题,同时也是水、土、围护结构共同作用问题。通过对日本东京新丰洲变电所深基坑工程实测结果的反分析,确定了温度场对环形深基坑围护结构受力变形影响的分析方法,获得了温度场变化引起的围护结构受力变形模式,并将研究成果应用于上海世博变深基坑围护结构受力变形分析。分析结果表明：基坑开挖后,围护结构的内侧面暴露在大气中,受大气温度变化的影响,地连墙内外侧存在温度差,且不同位置、不同施工阶段,地连墙的温度场不同;开挖面以上的地连墙没有坑内土体的约束作用,其环向应力的大小主要取决于坑外水、土压力的作用,温度下降时,地连墙向坑内收缩变形;开挖面以下及开挖面附近的墙体,墙体收缩变形受到坑内土体的约束,温度下降时,地连墙的环向应力减小。     

长春市某建筑基坑支护结构事故原因的分析

长春市某12m深基坑采用排桩锚杆支护结构,因土压力分析有误,支护结构设计不合理,导致基坑大部分开挖到基底后,排桩结构水平位移超过允许范围,桩间土大面积掉落,基坑外地面出现地裂缝,由槽钢组成的腰梁扭曲变形,桩顶冠梁向基坑内变形明显,并出现裂缝。由于施工单位及时采取回填反压措施,才控制住支护结构的变形。然后,通过进一步的理论分析,并对原支护结构增加一排锚杆后,基坑开挖才得以顺利进行。     

考虑开挖效应的基坑被动土压力计算

基坑围护结构上实测的内力常常远比用经典土力学理论计算的数值小,基坑内侧被动土压力的计算值偏小是造成该情况的原因之一。根据基坑开挖工况,认为开挖后土体有效上覆压力是从原地面算起的自重应力与开挖卸载引起的“负附加应力”的叠加,并采用超固结强度指标计算坑内侧被动土压力。     

基坑围护结构土压力与变形探讨

根据基坑围护结构土压力的特点,分析土压力与位移的关系,推导了基坑开挖面上土体所能达到的主动土压力,围护结构墙体所要需要的极限位移相关计算公式,并编写有限元程序Mmethod,程序的编写结合按弹性地基梁模型。     

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。     

邻近地层损失对地下挡土结构土压力与地表沉降影响试验研究

城市浅层空间隧道往往从一侧或两侧地下挡土结构物之间穿过,多数情况下会引起地层损失。目前城市地下开挖引起塌陷事故呈现逐年增多的趋势,当地层损失产生后,周边已建或在建基坑挡土结构的土压力和地层沉降发展规律是决定是否需要进行加固或处理的依据。为了获取地层损失的扰动影响规律,开发了模型试验装置与钢棒相似土技术,采用活动门下沉模拟地下开挖引起的地层损失,采用挡墙平移模拟基坑开挖。分别考虑活动门深度与宽度比、活动门位置深度与距离比、活动门位置深度与侧限宽度比,开展了15组二维模型试验。利用挡土板上的18块悬臂式载荷计测得挡土结构土压力,采用粒子图像测速技术获取表面沉降曲线。结果表明:地层损失会使邻近基坑挡墙上部土压力增加,下部土压力减小;地层损失发生后,邻近的新建基坑如继续进行开挖施工,由于土体受到了充分的扰动,挡土结构底部不会出现土压力减小的箱槽效应,挡墙平移达到主动极限状态时的土压力分布与库仑主动土压力较为吻合;邻近地下开挖引起地层损失与挡墙平移的叠加效应影响下,地表沉降最大值和曲线曲率随活动门宽度增加而增加,随活动门距离和侧限宽度减小而增加。由于采用钢棒相似土,所获得的研究成果主要反映砂土地层的土压力与变形特性。     

支撑位置对基坑整体稳定性的影响

基坑稳定性是岩土工程中的主要研究内容之一，随着高层建筑的增多及城市地铁的不断兴建，对基坑工程的要求越来越高。在基坑施工中由于环境条件或施工等因素的影响，需要调整支撑的位置，以深基坑工程为研究对象，借助弹塑性有限元分析软件，重点研究支撑位置的变化对整个支护体系内力和变形的影响规律，具体分析支撑位置的选取与支护体系内力和变形的关系。     

基坑开挖卸载诱发的渗流分析

在地下水位比较高的地区开挖基坑时,卸载和坑内外水头差诱发的渗流对基坑工程有很大的影响。基于非稳定渗流理论,推导了一维渗流作用下基坑主动区和被动区的水头计算公式,并分析了主动区和被动区的水头随时间的变化规律,研究了坑内外水头变化对作用在围护结构上的孔隙水压力、土压力以及侧压力的影响。