基坑开挖精细模拟

针对基坑开挖卸荷时土体的特殊应力应变关系,降水边界和桩土接触变化,提出了精细模拟方案:即利用HS模型来模拟基坑开挖卸荷情况下应力应变关系;考虑基坑侧降水对地表沉降的影响;在围护桩和土体之间施加Goodman接触面来模拟桩土间的滑移错位。对实例采用5种工况进行分析,并与实测结果相比较,结果证明该方法的正确性。     

基于FLAC~(3D)的既有建筑物旁深基坑开挖支护分析

运用FLAC3D软件对建筑物旁的深基坑开挖支护进行模拟,土体采用Mohr-Coulomb模型、支护结构采用桩单元和锚索单元。通过计算表明,预应力锚索加超前桩的支护结构减小了基坑周围土体的位移量、减小了邻近建筑物地基两侧的变形差、对基坑开挖后土体的水平应力加固影响较为明显。     

分层降水开挖对超大平面深基坑坑底回弹及桩基的影响

基坑回弹既破坏先期实施结构,也影响工后沉降本文基于经典土体压缩及回弹理论,考虑土体应力路径变化,建立了考虑基坑分层降水开挖的坑底回弹理论模型,研究了超大平面深基坑中分层降水开挖对坑底回弹的影响,并基于有限元分析了桩土地基分层降水开挖时坑底回弹及桩身轴力分布。结果表明,坑底回弹与土体应力路径有关,基坑降水开挖分层越多坑底回弹越大;桩土地基中降水开挖分层越多,桩身受拉状态越久,但最终桩身应力分布与分层数无关。     

坑内降水基坑底不同位置土体变形性状的室内试验研究

在分析坑内降水的基坑开挖中坑底土体的应力变化的基础上,对基坑降水与开挖交替作用下坑内不同位置土体的变形性状进行研究,并与仅考虑基坑开挖作用下土体的变形性状进行比较。试验结果表明,分步降水、开挖交替作用下坑底不同位置土体的变形性状相对于仅考虑开挖时均显著改善,其初始卸荷变形模量均明显提高。对于坑底不同位置的土体,降水均能显著减小基坑回弹总量。但由于降水使每开挖步土单元释放的应力加大,分层每开挖步基坑的回弹变形比没有考虑降水时的回弹变形大。模拟靠近地连墙附近土单元应力路径的试验结果表明,降水开挖交替作用下地连墙附近土单元其开挖步的回弹变形明显大于基坑中心的土单元,并且可能导致考虑降水条件下基坑边部土体单元总的回弹变形大于没有降水时的总回弹变形。最后,坑内降水对基坑内土体变形性状、坑底回弹的影响与降水时间、降水深度、土层渗透系数等密切相关。对地下水位以下的超深开挖,应考虑大深度降水对坑内土体力学性状及回弹变形的影响。     

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。     

大型深基坑施工对邻近建筑物的影响

通过基坑监测,分析了深基坑开挖、降水及回灌对基坑周边土体变形及邻近建筑物沉降的影响。监测结果表明,降水和回灌在基坑施工初期对周边土体变形起主导作用,中后期对土体变形有一定的影响;施工初期,降水对邻近建筑物沉降影响显著,回灌在整个施工过程中均能起到减缓沉降变化速率的作用;土方开挖在基坑施工中后期控制着周边土体变形和邻近建筑物的沉降;采用坑内加固土体的方法,可以减轻基坑施工对邻近建筑物的影响。     

基坑施工对邻近隧道影响的流固耦合数值模拟

以某邻近隧道的基坑工程为对象,建立三维有限元分析模型,采用流固耦合的方法对基坑降水与开挖施工全过程进行了模拟。得到了基坑降水与开挖等过程造成邻近隧道的位移及应力响应,验算了隧道结构配筋,分析了排桩支护设计的可靠性。     

降水对基坑开挖支护影响的数值模拟分析

对基坑在开挖支护施工过程中的土体应力和位移情况进行了数值计算,对考虑与不考虑降水的模拟结果进行对比,结果表明两者的位移分布规律相似,但降水有利于减小坑底隆起,降水时产生的地表沉降较大;随着开挖的进行,基坑开挖面以下土体单元卸载,内支撑支护有效提高了支护结构的整体稳定性。     

基坑开挖对邻近桩基影响的两阶段分析方法

 城市建筑物密集区深基坑开挖必然引起周围土体侧向移动,使邻近桩基产生水平变形和附加应力及弯矩,最终可能使上部建筑物功能失效。针对该领域目前存在的三维数值法建模复杂及计算耗时的缺点,提出两阶段分析法,该方法首先根据影像源法计算由于基坑开挖地层损失引起的坑外土体位移场,然后基于Winkler地基模型建立基坑开挖与邻近桩基相互作用的弹性地基梁微分方程组,并推导基坑开挖对临近桩基侧向响应影响的数学解析解矩阵表达式。最后结合实例分析表明,该方法计算结果合理可行,能够有效地分析基坑开挖对邻近桩基的影响。     

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。     

基坑开挖卸荷应力路径地基土工程特性

基坑工程支挡结构分析计算是否能正确模拟地基土的工程行为,主要在于采用的应力-应变关系及计算参数的选取方法能否符合工程实际的应力路径。本次研究分析了现行基坑工程设计参数试验获取方法的不合理性,认为土体的物理力学试验应确定其初始应力和固结状态,且试验采用的应力路径应能反映基坑开挖引起土体应力状态的变化,所得参数应能将地基土的强度与变形有效地联系起来,应力-应变关系既能表达极限状态,又能描述过程状态。研究提出了一种针对基坑工程的土工试验方法,将基坑开挖应力路径简化为三种,并结合基坑足尺试验场地原状土样的土工试验结果,分析了基坑开挖卸荷路径地基土的强度、变形特征,得到了土体应力-应变关系及归一化方式。研究结果对改进基坑工程设计及计算分析方法具有重要意义。     

软土深基坑分区施工对邻近顶管电力隧道变形影响研究

宁波某软土深基坑临近保护等级较高的顶管电力隧道,基坑采用分区施工的方案来控制基坑变形影响。借助MIDAS GTS NX有限元软件建立基坑对邻近电力隧道的三维计算模型。对基坑分区开挖的过程进行动态模拟,获取基坑开挖过程中的围护桩、周围土体、电力隧道变形结果,并与实测结果对比。研究表明,宁波软土地区深基坑,采用分区施工的方案,能起到很好的变形控制作用,采用HSM土体本构模型能较好反映土体应力-应变关系,基坑开挖对邻近电力隧道变形影响与实测数据基本吻合。     

软土基坑开挖对邻近桩基影响的时效分析

由于软土具有较强的流变性,在分析开挖对邻近桩基的影响时应考虑时间效应。使用土体流变本构模型,利用有限元分析了受基坑开挖影响的邻近单桩的受力变形性状。计算结果表明:考虑土体蠕变特性后,桩基的侧移、弯矩均比不考虑土体蠕变时显著增大;基坑开挖结束后,邻近桩的受力变形仍会继续增大,表现出明显的时间效应。通过参数研究,分析了本构模型、应力历史、桩墙距离、开挖速度、降水等对桩基受力变形性状的影响。     

考虑空间效应的基坑开挖对邻近隧道影响分析

基坑开挖引起的围护结构变形将引起周边土体的卸荷,而土体卸荷将会对邻近隧道附加变形及内力产生不利影响。考虑围护结构变形的空间效应,建立了基于基坑侧壁位移影响的三维土压力卸载计算模型,并借助Mindlin解得到了基坑开挖卸荷在隧道轴线处引起的附加应力。考虑地基土体变形连续性,将隧道视为置于Pasternak地基的Euler-Bernoulli梁,得到了隧道附加变形的受力响应。将基坑开挖引起的附加荷载施加于邻近隧道,得到了考虑空间效应的基坑开挖诱发邻近隧道附加变形的理论计算方法。通过与已有案例的对比分析,验证了本文方法的可靠性。进一步分析了围护墙最大变形、隧道与基坑边距离及地基模量等因素的影响规律,结果表明：围护墙最大变形的增大会进一步增加隧道的变形及内力,而隧道与基坑边距离及地基模量的增加,则会减小隧道的附加变形及内力。     

深基坑开挖及降水引起的邻近浅基础沉降分析

在城市繁华地区进行基坑工程施工,需要重点考虑施工过程对周边环境的影响。论文以深圳某地铁基坑工程为例,模拟了深基坑内降水条件下的基坑开挖过程,分析了地铁车站深基坑开挖及降水引起的邻近浅基础建筑物沉降及支撑结构的变形。研究表明,基坑降水对周边建筑物的沉降有重要的影响,其影响在浅层土开挖时尤为显著,随着开挖深度的增加,降水产生的作用逐渐减弱。另外,降水的影响范围远大于土体开挖卸荷本身。连续墙嵌固在中风化岩中的方案与连续墙嵌固在微风化岩中的方案相比,邻近建筑物平均沉降有大幅增加,差异沉降也有小幅增加。同时,连续墙的底部侧向变形大幅增长。本研究对基坑开挖过程中邻近建筑物的保护有指导意义。     

软土地区基坑开挖降水引起既有高铁隧道变形分析研究

针对基坑开挖可能造成邻近高铁隧道结构及运营问题,文章采用MIDAS GTS软件建立数值模型,运用摩尔-库伦本构模型对基坑开挖卸载和施工降水引起的地层移动和变形问题展开研究,以某基坑开挖对周边既有高铁隧道岩土应力-应变状态的影响为例进行分析,预测了隧道的变形并结合基坑施工阶段隧道变形监测数据,对模拟结果进行了验证,结果表明:文章提出的基于有限元数值模型的渗流-应力耦合分析方法,可准确预测隧道变形趋势和幅度,是评估类似条件下基坑开挖降水的有效手段。     

基坑施工对运营地铁隧道的变形影响及控制研究

以上海某邻近地铁隧道的基坑工程为背景,运用FLAC-3D软件建立三维数值分析模型,对基坑施工进行全过程动态模拟。结果表明:计算结果与工程监测数据基本吻合,邻近地铁隧道单侧基坑开挖可引起隧道结构的不对称变形。为保护邻近隧道,提出并采用了坑外二次加固的施工新工艺,首次指出地基加固体和地下结构物作为异质体对邻近基坑开挖产生的位移传递具有阻断作用。并对不同的施工方案进行数值模拟,对比分析表明,对紧贴基坑地下连续墙的土体进行二次加固及结构逆筑施工,可有效控制相邻隧道变形。     

考虑降水的基坑开挖卸荷对坑底桩的影响

降水与深基坑开挖卸荷是影响坑底工程桩工作性状的重要因素,应用有限元分析软件ABAQUS建立基坑开挖二维模型,综合考虑了降水及卸荷对坑底工程桩的影响,得出如下结论：降水能有效减少开挖引起的工程桩回弹及坑底土体回弹;前期降水增大了桩身轴向压应力而开挖卸荷使桩身拉应力逐渐增大;降水导致地基固结沉降从而使桩侧产生负摩阻力,降水...     

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。     

沿海软土地基深大基坑开挖施工降水数值模拟

本文以宁波市轨道交通2号线二期工程红联站地下车站工程C基坑施工降水方案为工程背景,建立C基坑及周边地基土的三维有限元模型,分别模拟分层开挖和降水过程中土体应力变化、总水头变化、基坑三维变形等量化指标。模拟结果表明：该模型稳定可靠、真实可行,降水方案科学合理,能满足施工需要;施工过程中须密切监测基坑变形量的发展速度,必要时采取回灌等措施。