基于数值计算分析方法的地铁车站深基坑施工变形规律研究

文章依托深圳地铁4号线观澜站工程,通过FLAC~(3D)数值模拟软件,对深基坑开挖过程中的基坑变形特性开展研究,研究结果表明:基坑开挖会导致土体发生竖向位移,并在基坑底部发生坑底隆起;在基坑开挖后,地连墙会受两侧土体的挤压产生横向位移,呈函数型;在开挖过程中,最大地表沉降发生的位置是相对固定的,而围护结构最大侧向位移发生的位置是随着开挖深度不断增加的。     

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。     

非对称荷载涉水深基坑开挖全过程分析

随着城市的快速发展,地下空间的开发和利用使得深基坑工程施工全过程中的变形和稳定性问题越来越突出,以受到工程建设者的高度关注。通过数值模拟分析非对称荷载涉水深基坑开挖全过程中土体及支护结构变形,分析结果显示：（1）坑外水位变化不大时,随着基坑的开挖,地下连续墙的作用不断发挥,基坑外侧土体变形受基坑开挖影响较小,而基坑内侧土体由于受到开挖卸荷的影响,土体竖向变形量不断减小且有向上隆起的趋势。（2）坑外水位变化不大时,随着基坑的开挖,基坑左、右两侧地下连续墙上的最大位移逐渐增大且均指向基坑内侧,墙的支护作用逐渐发挥,且随着基坑的开挖,地下连续墙逐渐处于悬臂状态,最大位移均处于墙顶。（3）受基坑两侧非对称荷载的影响,同一工况下右侧荷载（大荷载）作用下地下连续墙上最大位移均大于左侧（小荷载）且同一工况及同一深度下右侧荷载（大荷载）作用下地下连续墙上位移均大于左侧（小荷载）。因此,实际工程设计和施工过程中不应忽视基坑两侧非对称荷载带来的支护结构上差异变形的影响。上述分析可对深基坑工程设计和施工提供一些借鉴和参考。     

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。     

水利工程中节制闸基坑支护及开挖土体变形特征研究

基坑支护主要结合周边环境、地质情况综合考虑，根据横河节制闸基坑工程情况，采用支护桩进行支护。为了分析基坑开挖过程中的变形情况，建立数值模拟模型，研究分层开挖过程中基坑的变形特征。结果表明，距离基坑中心越远，周边土体变形量越小，坑底回弹变形量越小；基坑变形速率随着基坑开挖深度的增大而增大，基坑变形影响范围主要集中在距坑边1倍基坑深度范围内；根据变形监测数据，侧壁变形量与基坑开挖深度满足y=2.7356e^0.5379x(R²=0.9983),基坑回弹变形量与基坑开挖深度满足y=0.1959e^0.6567x(R²=0.9846)。在施工过程中，需要严格控制基坑开挖速率，保持基坑变形量的稳定，同时需要加强对周边厂房的监测，做好预警工作。     

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。     

软土地区泵站基坑支护结构应力变形分析

为研究软土地基单侧开敞式不对称基坑支护结构的应力变形特征,采用ANSYS等软件构建全断面的泵站基坑三维有限元模型。针对挡土墙不同的模拟方式,研究基坑开挖过程中支护结构应力变形规律,对比分析得出推荐方案,开展推荐方案围护桩顶竖向位移数值模拟结果与监测成果对比分析。研究结果表明：泵站基坑开挖土体后立即施工支撑构件,围护桩墙位移整体减小,时空效应明显;建模时在挡土墙处加法向位移约束相较于不加法向位移约束,在一定程度上减小围护桩墙和位移值、桩墙顶竖向位移值、支护结构最大拉应力和最大压应力,并对坑底回弹有一定的约束作用,符合实际情况,建议采用该模拟方式;围护桩墙顶竖向位移的有限元数值模拟结果较监测结果偏大,存在一定的安全裕度。     

车站基坑开挖对邻近立交桥的影响特性研究

以深圳地铁7号线黄木岗地铁车站为依托工程,研究了地铁车站基坑开挖对邻近立交桥桥桩基的影响。通过模拟不同开挖深度、不同距离和不同围护桩刚度三种条件,获得了不同工况下基坑开挖对邻近立交桥的桩基位移和应力影响特性。结果表明:三种条件下基坑开挖都使得桥梁桩基侧位移最大值出现在中部,且倾向基坑方向;在只改变基坑开挖深度的情况下,随着开挖深度的增加,桥梁桩基的侧位移、竖向沉降和Mises应力随之增大;在只改变桥梁桩基和开挖基坑相互距离的情况下,随着桥梁桩基与开挖基坑距离逐渐增大,桥梁桩基的侧位移、竖向沉降和Mises应力逐渐减小;在只改变围护桩结构刚度的情况下,随着基坑围护结构刚度的增大,邻近桩的侧位移减小。     

FLAC3D在深基坑工程开挖中的数值模拟分析

使用FLAC3D三维快速拉格朗日差分程序,对中天广场深基坑支护工程的开挖与支护进行了数值模拟研究,模拟结果显示基坑内土体沉降随着基坑开挖深度的增加而加大,基坑底部隆起位移也是随着基坑开挖深度的增加而加大,基底中部的隆起量最大,靠近基坑壁处较小;基坑土体水平位移同样是随着基坑开挖深度的增加而加大,基坑壁向坑内的水平位移变化趋势仍然是中间部分最大,边角处最小,而且基坑壁的长边由于开挖的范围相对较大,其变形量相对于短边也增大,这充分体现了基坑开挖过程中的时空效应,数值模拟计算结果可以为工程设计提供指导和参考。     

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。     

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。     

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。     

某复合土钉墙支护基坑的变形监测与数值模拟研究

目前,越来越多的深基坑采用复合土钉墙支护,以某采用复合土钉墙支护的深基坑为研究对象,在基坑开挖施工过程中,对基坑侧壁深层水平位移,顶部水平位移,顶部竖向位移进行监测.通过对现场的监测数据分析与研究,可以得出在安全可控的范围之内,该基坑的整体变形值随着开挖深度的增加而增大,基坑侧壁的深层水平位移沿深度方向呈鼓腹状,基坑支...     

引水隧洞围岩稳定性数值模拟分析

为研究水工隧洞挖后围岩稳定性问题,以某引水隧洞为工程案例,采用三维有限元分析软件Flac 3D对该隧洞进行数值模拟分析。模拟计算开挖过程中围岩的应力、应变的空间分布规律,并得到如下结果：（1）在自重应力作用下,围岩的竖向变形成层状分布;（2）随着埋深的增大,围岩的竖向变形相应地也就越大;（3）在隧洞上台阶开挖后,在隧洞的正上方的地面沉降量为12 mm,而在地表两侧地面的沉降量减小到1.15 mm;(4)在隧洞下台阶开挖后,隧洞两侧隧道的边墙部分竖向变形量收敛,隧洞拱顶与拱底处竖向位移的数值大小与分布规律均相同。     

基于ANSYS的某深基坑降水开挖加固方案优化设计

为了验证某城市深基坑开挖加固设计方案的合理性,采用有限元软件ANSYS对基坑开挖加固过程进行全程数值模拟预测,研究了施工过程中基坑土体的位移和稳定安全系数变化规律,结果表明:(1)随着基坑开挖深度增加,基坑侧向土体和底部土体变形量也逐渐增加,预应力锚杆施工后变形量得到控制;(2)随着基坑开挖深度增加,基坑边坡的稳定性逐渐降低,采取素土夯实压重坡脚后基坑稳定性显著提高;(3)地下连续墙实际受到的轴力、弯矩和剪力均小于墙体极限刚度和极限强度,且变形较小,基坑结构整体稳定。相关研究成果可为类似基坑工程加固方案的优化设计提供借鉴。     

软土基坑被动区加固对邻近地铁隧道的变形控制效果分析

针对武汉市某全地埋式污水处理厂深基坑工程,采用三维有限元建立包含基坑支护结构、地下箱体结构、坑内工程桩以及邻近隧道的整体模型,模拟分析实际施工工况下基坑开挖对邻近隧道的影响,对比分析被动区加固空桩部分、实桩部分以及工程桩的作用对地铁隧道变形的控制效果。结果表明：被动区加固实桩、空桩及工程桩对地连墙的水平位移以及邻近隧道水平位移均有一定的控制效果,其中工程桩的影响最为显著;被动区加固空桩部分对地连墙及邻近隧道的竖向位移影响较小,而被动区加固实桩和工程桩虽抑制了坑底土体的隆起,却增大了地连墙及邻近隧道的竖向隆起。围护结构施工及基坑开挖引起隧道产生朝向基坑方向的水平位移及竖向隆起变形,主体结构施工对既有隧道的隆起具有明显的抑制作用,基坑施工全过程隧道变形量均能满足变形控制要求,表明基坑设计所采取的位移控制措施是切实有效的。     

土钉墙支护基坑对邻近地下管线的影响

为了研究基坑开挖支护过程对邻近地下管线的影响,在分析土钉墙、管线与土的相互作用以及 基坑开挖的数值模拟方法的基础上,建立了三维非线性有限元模型,比较分析了不同的管线与基坑距 离、管线埋深、土钉长度、土钉间距和管线周围土体性质下,地下管线位移的分布与变化规律。结果表 明:在基坑拐角以外１０ｍ～２０ｍ范围内会出现远离基坑向水平位移,此处水平向曲率变化最大;粉土下 水平位移约为砾质黏土下水平位移的４～５倍;随着管线埋深的增大,竖向位移减小,而水平位移增大, 在坑底达到最大值;在坑底位置,粉土水平位移约为砾质黏土的１０倍;竖向位移最大时,粉土约为砾质 黏土的７倍。     

深大坑中坑基坑围护结构离心模型试验研究

圆形地下连续墙作为一种受力合理的围护结构,由于空间"拱效应"的存在,作用在拱圈上的土压力主要在地下连续墙内自身平衡,地下连续墙的水平位移相对较小。基于某深大圆形基坑工程实际,采用离心模拟技术研究基坑开挖过程中基坑围护结构的水平位移和弯矩分布规律。分析表明,基坑地下连续墙最大水平位移为11.6mm,位于上部基坑的中下部,并且随着开挖深度增大,墙体位移逐渐增大且最大位移点不断下移。研究成果可为圆形基坑开挖和支护过程中围护结构的变形规律分析提供参考。     

不同开挖方式对软土区深基坑连续墙变形的影响分析

以上海地区某地下变电站深基坑工程为背景,根据工程实测数据分析基坑开挖对支护结构变形的影响规律。结果表明:基坑开挖过程中,连续墙的位移呈抛物线形,且位移值随着开挖深度增加而增加,但最大水平位移的位置始终保持在开挖面附近;基坑支护结构的变形受到明显的坑角效应影响。采用有限元软件Plaxis分别对该工程顺作法和逆作法施工过程进行数值模拟,通过分析比较得出不同施工方案对基坑变形的影响规律。将数值模拟结果与实测数据对比,分析逆作法施工方案的可行性与优势。     

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...