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。     

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。     

沿海地区复杂地质条件下三角形深大基坑变形实测分析与数值模拟研究

以上海软土地区三角形深大基坑为背景,采用有限元软件,分析了基坑开挖过程中围护结构和周围土体的变形规律。同时结合三角形基坑的特殊结构形式,分析了不同边长、角点对于基坑变形的影响。研究表明：建立的有限元数值模型可以很好地预测基坑开挖引起的结构和地层变形;地下连续墙侧向位移呈现“鼓肚型”模式,墙后地表沉降在一定距离处出现沉降槽,且地下连续墙侧向位移和墙后地表沉降均随开挖深度的增加而增加;地下连续墙侧向位移和墙后地表沉降表现出显著的空间特性,在三角形长边中点处变形达到最大值,而在基坑角点附近,变形相对较小;角点角度越小,测点离角点越近,则变形越小。所得结论对于基坑工程的设计和优化具有一定的指导意义。     

太原地区地铁车站深基坑变形特性研究

结合数值模拟和统计分析,研究了太原地区深基坑围护结构变形和地表沉降规律。通过有限 元数值模拟研究了影响基坑变形的因素及规律,结合实测结果提出了太原地区深基坑工程的变形控制 标准。研究表明:围护结构的最大侧移量和基坑周边地表的最大沉降量随基坑开挖深度的增加近似线 性增大,随围护结构插入比的增大逐渐减小。坑外地表沉降主要分布于 0≤ｄ／Ｈ≤2．5范围内。建议太 原地区的基坑工程变形指标可按 δｈｍ／Ｈ≤0．15％,δｖｍ／Ｈ≤0．25％选取,并严格控制基坑周边 1．0Ｈ范围 内的沉降。对该地区基坑工程的设计与施工有一定的指导意义。     

涉水基坑开挖过程中地表沉降分析

涉水基坑开挖过程中产生的地表沉降变形直接影响基坑周边建构筑物的使用功能,探讨沉降变形规律对减少开挖时过大变形和基坑垮塌有重要意义。文章结合实际基坑开挖过程,通过数值模拟分析涉水基坑开挖过程中地表沉降规律,分析结果表明：(1)基坑开挖过程中,基坑两侧位移呈现对称形式,坑壁沉降量逐渐增大,且表现为先隆起后沉降的趋势。(2)基坑开挖过程中,坑底存在持续隆起的现象。(3)基坑开挖过程中,距离基坑边缘越近最终沉降量和前期沉降速率均越大,即受基坑开挖影响越大。因此,基坑开挖过程中,要重视地表和坑底变形监测。以上变形分析可对基坑施工提供一些指导。     

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。     

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。     

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。     

软土基坑开挖对临近既有隧道变形影响研究

基坑开挖后,地基由于应力卸载而回弹,导致临近基坑的隧道发生变形,其变形大小不仅受基坑开挖卸载程度的影响,还与隧道所处的位置有关。依托宁波市地铁1号线盾构隧道工程,基于土体小应变硬化模型和二维有限元数值方法,开展软土基坑开挖对临近既有盾构隧道管片变形影响的数值模拟,分别采用单因素分析法和多因素分析法,针对不同基坑宽度、基坑开挖深度、隧道拱顶埋深以及隧道与基坑距离等影响因素,分析了隧道管片竖向和水平位移随不同影响因素的变化规律。结果表明：(1)基坑开挖影响下,既有隧道管片竖向位移和水平位移均随基坑开挖深度的增大而逐渐增大,隧道管片竖向位移方向表现为沉降,水平位移方向表现为向基坑方向产生位移,管片呈“横鸭蛋”状变形。(2)单因素和多因素分析方法结果表明,基坑开挖深度、隧道与基坑距离、基坑宽度均为影响隧道沉降和水平位移的重要因素,而隧道拱顶埋深产生的影响相对较小。     

动荷载对微型桩深基坑开挖稳定性的影响

为研究动荷载对临近桥梁微型桩深基坑开挖稳定性的影响，以中国“一带一路”重点贡献项目格鲁吉亚E60高速公路Ubisa-Shorapani(F3)标段工程为主要依托，通过数值模拟分析列车荷载对基坑土体、支护结构内力及变形影响，并将数值计算结果与现场监测数据对比分析。结果表明：相对于无列车荷载，考虑列车荷载作用下近侧桩体最大位移和土体最大沉降分别增大14.5%、20%,基坑整体安全系数减小0.1,在开挖过程中应充分考虑列车荷载对基坑稳定性的影响。不同列车荷载施加方式下，首道支撑所受影响显著，各道支撑轴力变化幅度随开挖从上到下逐渐减小。列车荷载距离基坑边界5 m时近列车侧土体最大沉降比20 m条件下增大3.61 mm,且当距离为20 m时土体沉降几乎不受列车荷载影响，基坑稳定性较好。动荷载时速为120 km/h、距离为5 m情况下桩体内力受荷载影响较大，弯矩及最大弯矩位置深度随荷载距离减小逐渐增大，最大弯矩相比无列车荷载时增大210 kN·m。     

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。     

被动区花岗岩残积土弱化对深基坑的影响

花岗岩残积土遇水软化崩解不仅造成施工困难,也给基坑自身安全及周边环境保护带来极大风险。为了研究坑底被动区花岗岩残积土遇水软化崩解对基坑的影响,以花岗岩残积土地区某地铁车站深基坑为对象,运用PLAXIS有限元软件,系统地开展了土体弱化及弱化深度对基坑变形受力影响的有限元计算。结果表明:围护结构水平位移最大值、踢脚变形、地表沉降最大值均随着坑底土体弱化深度的增加而增大,当弱化深度较小时,上述值增长幅度较小,当弱化深度较大时,上述值急剧增大;此外,围护结构水平位移最大值位置及最大弯矩会随着土体弱化深度的增加而增大,临近坑底支撑会随土体弱化深度的增加而承担较大的转移压力。因此,在花岗岩残积土地区基坑工程施工过程中,需减少坑底土体弱化深度,避免土体大范围弱化。研究结果可为其他类似工程施工决策提供参考。     

某泵站基坑分层开挖全过程土体变形分析

泵站基坑工程中通过限制开挖深度的同时采用逐层开挖可带来较好的工程效果。文章通过数值模拟分析泵站基坑分层开挖全过程土体变形规律,模拟分析得出：(1)基坑两侧附近及坑底总体位移随着开挖深度增加而不断增大。(2)随着开挖深度增加,紧靠基坑两侧和坑底水平向位移不断增大。(3)随着开挖深度增加,紧靠基坑两侧竖向位移（表现为沉降）不断增大,基坑坑底竖向位移（表现为隆起）亦不断增大。因此,对于未加支护的基坑,开挖过程中要重视对分层开挖厚度及开挖速率的控制,同时应加强对基坑周围环境的监测,防止开挖过程中引起的过大变形对基坑周边建构筑的不利影响。     

软土地区电缆沟通道开挖回弹变形特性研究

开挖后的电缆沟通道是一个狭长的基坑,苏州某软土地区电缆沟通道的坑底回弹变形量大进而导致工程工后沉降不满足要求。为探究基坑回弹的变形规律,采用ＡＢＡＱＵＳ软件对电缆沟通道坑底的回弹变形进行了模拟,重点分析了地基土的黏聚力、内摩擦角、弹性模量以及支护结构嵌固深度和基坑开挖两侧超载对坑底土回弹变形的影响。结果表明,地基土的性质对坑底回弹量影响很大,基坑回弹量随土的内摩擦角、黏聚力和弹性模量的减小而增大,尤其是当地基土性质较差（力学参数较小）时,回弹量变化显著;当坑底土性较差时,基坑周边超载对坑底土体回弹量影响较大;坑底回弹量随支护结构嵌固深度的增大而减小,可通过加大支护结构嵌固深度的方法降低坑底回弹量。     

基于监测数据的深基坑开挖对临近建筑物影响研究

基坑开挖过程中对临近基坑周边建筑物的影响是监测项目中的重要课题之一.文中通过对基坑支护体系内力及变形、临近建筑物沉降等监测数据进行分析,研究深基坑开挖过程中周边临近建筑物的沉降规律.通过对监测数据进行综合分析,得出随着基坑开挖深度的增加,围护结构深层位移不断增大,同时基坑周边地表及建筑沉降随之逐渐增大,底板结构施工完成...     

被动区土体加固对深基坑变形影响的研究

被动区土体加固能有效地控制基坑开挖引起的变形、保护基坑周边环境,在实际工程中得到广泛的应用。对上海软土地区某地铁车站深基坑工程进行数值模拟,系统地研究了不同土体加固形式对基坑变形的影响。研究结果表明该工程采取的坑底加固措施使得基坑变形满足变形控制标准;增大土体加固的深度能显著地减小围护结构侧向位移、地表沉降和坑底隆起;而过度地增大加固土体的割线模量E₅₀^ref对控制基坑变形的效果甚微;在同等条件下,满堂加固控制基坑变形的能力明显优于裙边加固。     

邻近水平推力斜拱桩基对深基坑围护结构变形影响研究

为分析邻近水平推力斜拱桩基对深基坑围护结构变形的影响,采用ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ岩土有限元软件,重点分析了基坑与斜拱桩基承台边缘净距和斜拱加载时基坑开挖深度对深基坑围护桩变形的影响规律。数值分析结果表明,随着基坑与斜拱桩基承台边缘净距的增大,围护桩最大水平位移逐渐减小,水平位移最大值位置的深度逐渐增大,斜拱桩基对围护桩水平位移的影响深度逐渐减小;随着斜拱加载时基坑开挖深度的增大,围护桩最大水平位移逐渐减小,斜拱加载引起的围护桩水平位移增量最大值位置的深度也逐渐减小。     

粉砂地层节制闸基坑注浆加固效果数值模拟研究

以某粉砂地层深基坑为研究对象，采用FLAC3D计算并分析水闸基坑底采用注浆加固的效果，并将模拟结果与实测结果进行对比分析。结果表明：(1)基坑在开挖过程中，坑内地下水位线迅速降低，而坑外保持不变，表明施工过程中所采用的地连墙止水效果良好，可以阻止坑外地下水向坑内渗流；(2)基坑开挖过程中，坑外地表最大沉降点在距坑壁10m左右范围内，开挖的影响范围为1倍开挖深度。此外，采用注浆加固可以显著减小坑外地表沉降变形；(3)地连墙的水平位移表现为中间大、两端小的抛物线形态，且地连墙位移随开挖深度增大而增大，最大位移出现在12m位置。注浆加固后，地连墙的水平位移大大减小，当加固土体弹性模量分别为50、100和200MPa时，地连墙最大水平位移为27、24和22mm。最大水平位移减小55%～65%。     

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。     

盾构隧道开挖过程地表变形分析

为研究盾构隧道开挖过程对地表变形的影响,在假定平面应变的条件下建立应力释放法开挖隧道的数值有限元模型,研究土层厚度比和刚度比对地表变形的影响。结果表明：（1）当刚度比较小且保持不变时,地表水平和竖向位移随厚度比的增大而增大,当刚度比较大且保持不变时,地表水平和竖向位移随厚度比的增大而减小,造成结论相反的原因是由于刚度比不同导致土体的有效弹性模量不同,进而导致地表位移发生改变;（2）隧道周边对地表位移起控制性作用的区域为影响区,实际工程中要重点关注影响区的范围,以便减小对地表变形的影响;（3）对于三层土情况,盾构隧道施工对地表变形的影响仍然受有效弹性模量和影响区的控制。但无论何种情况,地表位移曲线均呈高斯分布形态。