隧道开挖对桩基影响的室内模型试验研究

隧道开挖后,在水平方向和竖直方向均会产生土体位移,由于土体位移和桩的轴向荷载的作用,会使桩身位移和弯矩增大,因此在桩基设计中需要考虑土体位移与轴向荷载的共同作用。针对这一情况,设计桩顶竖向荷载与隧道开挖引起的土体位移共同作用下桩基的模型试验,根据隧道埋深的不同,选取不同的加载模块以模拟隧道开挖引起的土体水平和竖向位移模式。试验结果表明,随着土体位移和竖向荷载的增大,单桩和群桩的弯矩和位移均增大,单桩的弯矩和位移大于群桩中的前桩和后桩,前桩与后桩之间存在明显的遮挡与支撑作用,此外桩顶竖向荷载的影响是不可忽视的。     

邻水深基坑围护结构变形和桩体内力特性研究

邻湖近河深基坑围护结构的变形和内力特性对基坑工程的安全与稳定意义重大。文章基于有限差分法,研究了深基坑开挖过程中地下连续墙水平位移和弯矩、桩弯矩和轴力、地层水平位移的变化规律。通过与弹性地基梁法和现场监测数据的对比,证明地下连续墙最大弯矩的埋深与基坑最终开挖深度无关;随着基坑开挖的推进,桩最大轴力的埋深逐渐增大,研究成果有益于指导深基坑围护结构的优化设计。     

类矩形盾构施工对地下管线影响的模型试验研究

类矩形盾构隧道开挖使土体以不均匀沉降形式作用于地下管线,导致管线产生纵向变形、破坏。针对类矩形盾构隧道施工,采用室内缩尺寸模型试验,综合考虑管隧相对位置、管线埋深及土体损失率3个影响因素,研究类矩形盾构隧道在砂土地层中施工,地下管线沉降、变形及地表沉降的规律变化。研究结果表明:管隧垂直工况时,管线竖向位移曲线呈高斯分布,竖线位移反弯点出现在隧道轴线附近处,管线弯矩呈"M"型分布,最大竖向位移及弯矩位于隧道轴线正上方;管隧斜交工况所受影响比管隧垂直工况影响更大;管线埋深越大,管线受影响程度越深;管线竖向位移随土体损失率减小相应降低,隧道轴线正上方管线竖向位移与管线最大正弯矩及两个较大负弯矩减小幅度较大,管线两端受影响程度较小;地表沉降受土体损失影响较大,沉降值比管线大。     

双线盾构隧道开挖对临近桥桩的影响规律研究

为了研究盾构隧道近距侧穿既有桥桩产生的影响,基于呼和浩特地铁1号线侧穿鼓楼立交桥桩工程实例,借助ABAQUS进行数值建模,采用Mohr-Coulomb弹塑性理论,对桩长、桩径、隧道埋深和桩顶荷载等影响因素进行了对比分析。结果表明：在隧道开挖土体扰动的影响下,随着桩长、桩径和桩顶荷载的增加,3根桩的水平位移都逐渐降低,Ⅰ号桩和Ⅲ号桩的桩身弯矩都逐渐增加;因Ⅱ号桩位于双线隧道之间,在开挖过程中桩身弯矩受到左右两线隧道开挖产生的叠加效应而相互抵消,使其桩身弯矩不呈规律性变化;随着隧道埋深的增加,3根桩的水平位移均未产生规律性变化,但桩身弯矩显著增加,且桩身弯矩最大值位于隧道埋深范围内;当隧道埋深较浅时,其开挖影响范围较小,对临近桩的影响也较小;注浆加固可有效控制隧道开挖过程中桩基的水平位移和地面沉降,但桩基水平位移的控制效果随着盾构隧道与桩基间净距的减小而逐渐降低。     

基坑开挖旁侧盾构隧道结构横向受力与变形研究

针对基坑开挖旁侧盾构隧道结构横向受力和变形规律，提出了一种考虑围护结构变形影响的盾构隧道横向受力理论计算方法，并通过某实际工程三维有限元计算结果和干砂地层隧道旁侧基坑开挖离心模型试验结果，验证了隧道径向附加荷载理论计算方法的可靠性。结合该工程获取的围护桩水平位移、地表沉降、隧道变形和应变现场实测数据，探究了隧道横向受力-变形-内力之间的关联机制。结果表明：(1)隧道初始径向荷载呈“葫芦形”对称分布，侧方开挖引起隧道近基坑侧和拱顶外荷载减小，而远基坑侧和拱底外荷载增大，这与开挖引起的自由场地层位移和隧道位移相对大小有关，水平和竖向不均衡荷载由隧道纵向差异变形引起的环间剪切力平衡。(2)隧道椭圆形变形、朝基底方向的顺时针旋转角度和正负弯矩值随开挖不断增大。(3)隧道环向弯矩分布与螺栓相对位置关系密切相关，研究断面处近基坑侧拱腰附近存在螺栓，其将承担更多的环向拉应力；远基坑侧拱腰附近为混凝土管片，环向拉应力主要由管片承担，从而使得研究断面处隧道管片最大环向弯矩发生在远基坑侧拱腰位置。     

双隧道不同开挖顺序对临近群桩的影响研究

双隧道不同开挖顺序对临近群桩承载性能的影响鲜有报道。针对此问题,采用基于地层损失比的位移控制有限单元法(DCM),对软土地基中不同埋深双隧道不同开挖顺序对处于工作荷载下群桩工作性能的影响进行研究,并与相关离心模型试验结果进行比较。得到以下结论:双隧道不同开挖顺序对群桩桩顶附加沉降和群桩承载能力损失影响差别显著,当先开挖上覆隧道时,群桩桩顶的附加沉降量为先开挖下置隧道时的1.25倍,且群桩承载能力的损失率约为后者的1.2倍;两工况中第二个隧道的开挖使得群桩中前桩附加弯矩和后桩附加弯矩均有明显的增大,此与分居群桩两侧但埋深相同的双隧道开挖对群桩弯矩的影响规律迥异;两工况下均产生较大的附加弯矩和附加轴力,且最大附加弯矩和最大附加轴力均位于上覆隧道轴线附近。     

基坑支护倾斜悬臂桩受力变形特性试验研究

为改善基坑工程中支护桩的受力特性,将传统的直立悬臂桩背向基坑倾斜一定角度,形成基坑支护倾斜悬臂桩,可以更好地承担水平荷载,减小水平位移和变形。通过模型试验的方法对基坑开挖过程中倾斜悬臂桩的桩顶水平位移、桩后土体沉降和桩身弯矩进行研究。试验共进行3种不同工况下的模拟,分析倾斜悬臂桩在不同倾角不同布桩方式下的受力特性。分析结果显示,同等条件下,倾斜悬臂桩较传统直立桩相比,可以有效减小桩底水平位移和桩后土体沉降;桩身弯矩会因基坑开挖深度的增大而增加,桩身的正弯矩峰值接近负弯矩峰值,斜桩的最大弯矩值显著小于直桩支护形式下的弯矩峰值。     

黄土区基坑施工诱发地铁隧道位移及加固措施分析

依托黄土区某深大基坑工程,采用数值分析法综合考虑基坑降水及开挖卸荷的耦合作用,研究了二维基坑"先深后浅"特定卸荷路径下诱发近接运营地铁隧道位移的发展规律,并进一步分析了针对本工程提出的"隔离桩+止水+土体加固"措施的控制效果.结果表明,隧道竖向位移发展表现为先沉降后隆起,水平位移发展表现为先增大后趋于稳定;加固措施有效...     

盾构隧道开挖对临近桩体的影响分析

盾构隧道开挖必然会对临近建筑桩基产生附加变形和内力,影响建筑物基础承载力,给上部结构带来一定安全隐患。本文采用两阶段分析法研究盾构隧道开挖对临近桩体的影响,并通过对比分析多种不同的工况,研究地层损失比、隧道埋深、桩-隧间距的不同对开挖引起的临近单桩的影响,结果表明:桩顶沉降与地层损失比,近似呈线性关系,桩身轴力随着地层损失比的增加而增大;增大桩-隧间距、隧道埋深,均可使桩体沉降及轴力明显减小。     

天津站交通枢纽逆作法立柱竖向位移监测与分析

天津站交通枢纽工程采用盖挖逆作法施工.深基坑开挖过程中坑底回弹会带动立柱上浮,立柱的竖向位移可以引起水平支撑结构和围护结构之间的附加弯矩,而立柱之间的差异竖向位移过大会对作为永久结构的水平梁板结构产生不利影响.因此控制立柱的竖向位移及差异竖向位移是超深基坑工程设计和施工中需重点考虑的问题.通过系统监测超深条形基坑开挖过程中不同断面处立柱的竖向位移,考虑影响基坑立柱竖向位移的相关因素,分析得立柱桩的竖向位移随时间和空间变化的规律.     

基坑开挖对旁侧隧道影响及隔断墙作用离心模型试验研究

开展了干砂地层中基坑开挖对旁侧隧道影响及隔断墙保护作用的三维离心模型试验和数值分析,获得了隧道上浮、隧道内力、隧道周围土压力、地表沉降等变化规律以及隧道空间位置和基坑开挖深度的影响。试验结果表明,基坑回弹量与采用Boussinesq解计算的回弹量比较接近;地表沉降量与文献报道的试验结果相近,而明显小于现场实测沉降;靠近基坑一侧的隧道周围土压力有所减小,而远离基坑一侧的隧道周围土压力则有所增加。隔断墙的设置可以一定程度上减小地表沉降、隧道外土压力变化、围护墙水平位移以及隧道上浮和弯矩。数值计算结果表明,隧道上浮量和水平位移随着隧道埋深及其与围护墙距离的增大而减小,而随着基坑开挖深度的增大而增大。     

隔离桩对基坑外既有隧道变形控制的优化分析

隔离桩对土体深层位移的影响及用于控制一定埋深的邻近既有隧道的作用机制尚缺乏研究。针对天津市采用隔离桩保护邻近既有隧道的某深大基坑工程,实测地下连续墙、坑外土体、隔离桩及隧道的变形。后在工程实测基础上,采用考虑土体小应变特性的有限元方法,对隔离桩的作用机制进行参数分析,研究隔离桩对土体深层位移及隧道位移的控制机制。研究结果表明,隔离桩在控制坑外土体、隧道水平位移时同时存在阻隔作用和牵引作用,当牵引作用较大时,隔离桩反而可加大一定深度范围内土体及该范围内隧道的水平位移;由此提出埋入式隔离桩的形式,可减小其牵引作用从而主要发挥其隔离作用,并减小隧道水平位移。同等条件下,隔离桩距隧道较近时隔离效果更好。     

基坑开挖对邻近地铁隧道位移变化规律分析

以沈阳某基坑开挖工程为例,利用有限元数值模拟方法,对基坑开挖深度及基坑与隧道间距等关键参数进行了分析,结果表明:基坑开挖不超过隧道拱顶埋深时,隧道水平位移较小,竖向出现少量上浮,但开挖超过拱顶埋深时,隧道水平变形急剧增加,拱顶开始出现下沉,随着隧道与基坑距离的增加,基坑开挖引起的隧道最终位移越小。     

黄土地区不同基坑卸载路径对近接运营地铁隧道位移的影响

基于数值模拟分析,研究黄土地区不同基坑卸载路径对近接运营地铁隧道位移的影响,并对比分析隔离桩+止水帷幕+土体搅拌桩、抗拔桩+土体注浆加固措施对隧道变形的控制效果。研究结果表明,不同卸载路径引起的基坑动态施工阶段隧道竖向位移存在差异,但累计竖向位移相差较小,隧道水平位移无明显差异;2种加固措施均可有效减小隧道竖向隆起,均对右线隧道水平位移无明显控制效果;隔离桩+止水帷幕+土体搅拌桩加固措施可制约左线隧道水平位移的发展。     

基于Midas/GTS的深基坑数值模拟分析

根据武汉市某深基坑支护工程,利用Midas/GTS建立三维数值分析模型,对不同的施工工况下基坑周围土体变形规律及对临近地铁隧道结构的影响进行了分析。模拟数据与实测数据基本吻合,验证了迈达斯在基坑桩撑支护数值分析方面的适用性和准确性;数据表明:基坑开挖的深度与基坑围护结构的水平位移存在正相关的函数关系。基坑开挖会对临近地隧道结构造成一定程度的水平侧向位移和竖向位移。     

软土地区隧道明挖法的典型断面结构受力及围护结构变形分析

以杭州市紫金港隧道工程,软土地区明挖市政隧道的2个典型断面为例,采用地层结构法对隧道结构的弯矩进行了计算分析,得到隧道结构的弯矩分布;并对SMW工法桩和地下连续墙竖向围护结构体系的深层水平位移进行了监测分析.结果表明：当隧道主体结构埋置较深时,地下连续墙侧向约束作用会导致隧道底板两端内侧受弯,需要对该断面进行配筋复核;这2个断面的2种不同竖向围护结构型式,最大的深层侧向位移占基坑开挖深度2％以下.说明了这2种围护结构型式应用于紫金港隧道是合理可行的,且安全储备较高.     

软土地区基坑开挖对邻近地铁隧道影响数值研究

利用PLAXIS 2D软件对软土地区基坑开挖且邻近既有地铁隧道的工况进行模拟研究,分析了在既有地铁隧道附近进行基坑开挖时对隧道的影响程度和影响机制;通过改变基坑与隧道的距离、基坑开挖深度和地连墙深度3项变量因素,进一步得到了既有地铁隧道的内力和位移变化规律。研究表明:基坑和隧道之间的距离越近,对隧道的影响就越明显,1倍直径距离的隧道水平位移最大值是2倍直径距离的2.21倍;基坑开挖深度的增加对隧道各项指标的影响明显,深度越深,隧道水平位移明显增大,而且地连墙水平位移最大值和弯矩最大值也明显增大;地连墙深度增加所带来的影响较小,但是会明显改变隧道的竖向位移。     

临近地铁隧道的基坑施工方案对比分析

以广州市某深基坑工程为背景,采用三维有限元软件建立数值分析模型,对基坑施工的全过程进行了动态模拟。分别研究了基坑采用顺作法和逆作法两种施工方案时基坑围护结构和紧邻地铁隧道的位移特点及其相互关系,并将基坑围护结构水平侧向位移的有限元计算结果与实测数据进行了对比分析,研究表明:(1)基坑施工诱发紧邻地铁隧道产生了水平位移和竖向隆起,且以水平位移为主;(2)基坑施工引起隧道结构位移较大的范围主要发生在基坑开挖区域附近;(3)逆作法施工相对于顺作法施工会明显减小基坑围护结构的侧向位移;(4)限制地铁隧道侧基坑围护结构的侧向位移是控制地铁隧道水平位移的一个重要因素。     

深基坑桩锚支护结构数值模拟与现场实测

利用FLAC3D进行基坑开挖数值模拟,结合桩体钢筋应力与水平位移的现场监测结果,分析了桩锚支护结构桩体受力与变形特征。结果表明:圈梁对桩顶的约束作用明显,在桩顶引起约束横向力与力矩,影响桩体的受力形态;桩身弯矩随着基坑开挖深度的增加而增大,锚杆的位置对桩身弯矩有明显影响;桩身水平位移为两端小中间大,且位移最大值随基坑开挖深度的增加向下发展。     

复杂条件下基坑开挖对周边环境的影响研究

为了研究复杂条件下的基坑开挖对周围环境产生的影响,使用Midas GTS NX有限元软件建立三维数值模型,分析常州历史文化街区一基坑开挖对土体、围护结构及临近地铁隧道的影响。结果表明：基坑开挖存在明显的空间效应,阴角利于基坑稳定;开挖后坑内土体隆起,坑外土体沉降;地铁隧道在竖向主要表现为隆起,水平向主要表现为朝向基坑方向发生位移;隧道竖向位移和水平位移均与基坑范围存在明显对应关系,在基坑范围内的隧道变形最大;隧道整体在竖向表现为收缩变形,水平向表现为扩张变形。