空间效应对某圆形基坑抗倾覆稳定性影响分析

工程实践表明,圆形基坑有明显的空间效应,但是目前以杆系有限元为主要计算手段的启明星和理正计算软件并不能考虑圆形基坑的空间效应,使得设计偏于保守,造成较大浪费。文章以圆形基坑抗倾覆稳定安全系数与坑底隆起的拟合关系式为依据,利用三维有限元软件MIDAS/GTS对天津市某圆形基坑的开挖过程进行了数值模拟计算。模拟结果验证了基坑空间效应的存在,同时在一定程度上验证了该拟合关系式的合理性。     

临岸深筒形基坑支护结构整体抗倾覆稳定计算方法

临近岸坡的深筒形基坑支护结构有发生整体倾覆破坏的可能性.通过室内模型试验与有限元数值模拟对倾覆破坏形式进行了研究,并提出了砂性土中支护结构整体抗倾覆稳定安全系数的计算方法.该计算方法考虑了支护结构空间效应、坑内及坑外临岸坡侧有限土压力的影响.通过实例计算发现,临岸深筒形基坑支护结构整体抗倾覆稳定安全系数随土的重度、内摩...     

考虑基坑形状和平面尺寸的抗隆起稳定安全系数及异形基坑的稳定性分析

基坑的常见形状有条形、矩形、圆形和手枪形等;其他条件相同时,不同形状基坑的抗隆起稳定安全系数不同。但是,目前国内基坑规范推荐的分析基坑稳定性的方法基本上都不能考虑基坑形状对稳定性的影响。在一个基坑开挖卸载模型的基础上,给出一个可以综合考虑基坑的平面形状、尺寸和插入比影响的抗隆起稳定安全系数。对于条形、矩形和手枪形基坑,可以通过解析方法计算该安全系数;而对于圆形基坑,可通过数值积分计算该安全系数,从而解决了圆形基坑稳定性分析的难题。分析表明,当圆形基坑直径较大时,该安全系数与超宽条形基坑的安全系数是统一的,说明给出的安全系数适用范围较广。对于黏性土地层中围护插入比较小的基坑,该方法可以退化为Terzaghi方法。由此得到的地基承载力系数与斯开普顿建议值的变化趋势一致,其合理性可由现场实测数据和强度折减法的计算结果证实。现场统计结果表明,圆形基坑的抗隆起稳定安全系数与围护变形有归一化关系,可利用该关系确定安全系数的容许值,也从侧面说明本文方法的合理性。     

桩墙式支护结构抗倾覆稳定性探讨

桩墙式支护结构抗倾覆稳定性是基坑工程最重要的设计计算内容之一,往往成为基坑支护结构成败的关键。在计算桩墙式支护结构抗倾覆稳定安全系数时,一些书籍甚至国家规范给出了不同的计算模式和公式,表面看都有合理性,但深入分析存在较大问题。该文结合典型算例,针对开挖深度和支撑的5种不同工况,分别用不同的4种计算模式计算支护结构抗倾覆稳定安全系数,最大相对误差可能超过35%,进一步分析了计算结果的规律和误差的原因,从理论和工程实际的角度对4种计算模式进行了讨论,提出了有工程实际意义的建议。     

基坑抗隆起稳定性各计算公式及数值分析的对比

基坑抗隆起稳定分析是基坑设计当中的一项重要因素,本文就目前对抗隆起稳定性分析的几个公式(包括《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)中的计算公式)所计算出来的抗隆起稳定安全系数及使用FLAC3D软件数值模拟出的抗隆起稳定系数进行对比,对几个公式的适用性及计算的精确度进行分析,提出一些建议性的意见,使得对几个公式的使用更加明确清晰.     

前桩倾斜双排桩基坑支护抗倾覆稳定性计算与分析

参照规范计算方法或模型,探讨并提出"前斜后直"倾斜双排桩支护结构抗倾覆稳定性计算方法,通过工程应用分析表明,因采取前桩倾斜支护结构,抗倾覆稳定安全系数提高56.8％,显著增加了基坑支护安全.为进一步研究倾斜桩抗倾覆稳定性安全系数影响因素,分别计算"前斜后直"倾斜双排桩在不同嵌固深度、排距、前桩倾斜角度情况下的抗倾覆稳定...     

基坑倾斜桩支护稳定特性及分析方法研究

工程实践已证明基坑倾斜桩无支撑支护具有良好的变形和稳定控制性能.然而,倾斜支护桩稳定特性和分析方法尚缺乏研究.通过数值模拟研究了倾斜支护桩在基坑开挖过程中变形到破坏的全过程,分析了倾斜角、插入比以及土体强度对安全系数的影响.推导了基坑倾斜桩支护的抗倾覆与整体稳定安全系数计算方法,并与离心机试验结果进行了对比分析.结果 ...     

挡土墙抗倾覆稳定性分析

通过理论推导得出挡土墙抗倾覆稳定新安全系数新定义,该抗倾覆稳定安全系数与地基极限承载力大小有确定的关系,常规的抗倾覆稳定安全系数定义偏于不安全。通过算例分析,该方法所确定的抗倾覆稳定安全系数较常规值小,可用于实际工程设计。     

双排桩门架式支护结构抗倾覆稳定安全系数计算方法的改进

双排桩支护结构常规的抗倾覆稳定性计算运用了重力式挡土墙抗倾覆稳定性的计算方法,而未考虑支护结构存在的支护作用,导致计算出的抗倾覆稳定性安全系数较低,不利于节省工程造价。该文以武汉某双排桩门架式支护结构基坑为例,比较分析了理正与国标在计算抗倾覆安全系数的异同,并考虑支护结构的支护作用对国标计算方法进行了改进。最后,有限元模拟嵌固深度对抗倾覆安全系数的影响,总结出提高双排桩门架式支护结构的抗倾覆稳定性安全系数的相关措施,进一步节约成本。     

考虑土体基质吸力刚性挡墙基坑抗倾覆稳定性分析

地表降雨入渗对基坑周边土体有明显影响,进而引起基坑抗倾覆稳定性改变。基于非饱和土的平面应变抗剪强度统一解,考虑非饱和土强度的中间主应力效应,引入地下水位线以上非饱和土体基质吸力的空间分布,推导得到降雨入渗条件下的基坑挡墙抗倾覆稳定系数。对比分析了不同基质吸力分布模式对基坑抗倾覆稳定性的影响,研究了地下水位,降雨入渗强度,挡墙嵌固深度,土体内摩擦角等因素对基坑抗倾覆稳定性的影响。结果表明,降雨入渗降低了土体基质吸力;地下水位线的降低可以有效提高基坑抗倾覆稳定性;考虑中间主应力效应可以更加发挥非饱和土体的强度潜能;基质吸力及其分布形式对抗倾覆稳定性有显著影响。     

基坑宽度对围护结构稳定性的影响

工程实践表明,狭窄基坑有更好的稳定性。因此,其他条件相同时,狭窄基坑围护结构插入深度可以适当减小。目前常用的基坑稳定性分析方法基本不考虑基坑宽度的影响,造成狭窄基坑设计时插入深度过大,引起较大浪费。以宽度与插入深度之比为依据,把基坑宽度分成窄基坑、一般宽度基坑和宽基坑三类。基于经典土压力理论,推导考虑基坑宽度影响的抗倾覆稳定安全系数计算公式,考虑被动区加固土体的无限侧抗压强度。分析表明,基坑越深,宽度越小,就越要考虑基坑宽度对稳定性的影响。提出的公式完全基于经典土压力理论,没有引入新的假设,较为科学,对狭窄基坑减小插入深度提供了理论依据,适合在基坑设计和施工中推广。     

基坑围护结构的抗冲剪稳定安全系数的计算与应用

基坑最下道支撑设置过高会造成围护结构中剪力过大,导致围护结构发生冲剪破坏。这种破坏属于脆性破坏,具有突发性,可能造成灾难性的后果。目前常用的各类安全系数只能控制围护结构的插入深度,不能控制最下道支撑的设置高度,所以不能避免基坑发生这种破坏。为此,提出基坑围护结构抗冲剪稳定安全系数,描述围护结构冲剪破坏形式和特征,给出抗冲剪稳定安全系数的计算方法。研究表明,在其他安全系数满足要求时还应验算围护结构抗冲剪稳定性,分析最下道支撑设置高度的合理性。应用抗冲剪稳定安全系数可以解释国内某城市地铁基坑坍塌事故的破坏机制。计算分析表明,采用该安全系数控制最下道支撑高度可以使基坑的各种安全系数与插入比关系线性化。该安全系数形式简单、计算方便,在基坑的设计和施工中有重要的应用价值。     

狭窄基坑条件下基于普朗德尔地基极限承载力公式的隆起稳定性研究

在市政行业的基坑支护工程中,支护桩+内支撑支护是广泛使用的支护形式。传统的基坑隆起稳定性分析方法是采用普朗德尔地基极限承载力计算公式分析,但是该地基极限承载力计算公式不适用于狭窄基坑。本文从提出狭窄基坑的定义出发,根据普朗德尔地基极限承载力计算公式的基本原理,重新假定了狭窄基坑条件下的破坏模式及相关参数,并推导了相应的地基极限承载力计算公式。算例显示,该公式能较好的反映狭窄基坑的实际条件,安全系数有适当提高。     

考虑二维和三维尺寸效应的基坑抗隆起稳定安全系数

大量工程实践均表明,小尺寸基坑具有更好的稳定性,表现出明显的尺寸效应。但现有规范推荐的基坑稳定分析方法均假设基坑宽度和尺寸对安全系数没有影响,造成小尺寸和狭窄基坑围护设计的巨大浪费。目前,还没有采用解析方法计算的安全系数能够合理地考虑基坑的三维尺寸效应。为解决基坑稳定性的三维尺寸效应问题,提出了一个新的基坑安全系数K_W,把基坑底隆起失稳问题简化为弹性半空间上在坑底施加一个负载所引起的塑性区扩展问题。基坑开挖形成的负载绝对值为γ₁H。围护墙的存在导致基坑达到失稳极限状态时的塑性区向下扩展延伸,当塑性区的破裂面通过围护墙底时达到负载的极限状态。采用弹性力学解析解可计算出负载引起的附加应力,与地应力场叠加可计算出极限负载p_u的大小,考虑坑外超载q后,定义K_W=p_u/(γ₁H+q)。利用这个新的安全系数不但可以分析长条形基坑宽度和矩形基坑大小对围护结构稳定性的影响,还可以针对基坑不同位置计算安全系数。本文方法为利用基坑的二维和三维尺寸和空间效应缩短围护结构入土深度提供了一个有力的理论工具,有极高的推广应用价值。     

圆形放坡基坑临界深度极限分析

近几年,圆形基坑出现在许多土木工程中,为求解圆形放坡基坑的临界深度,用塑性力学中的上限法对其稳定性进行分析。假设基坑的滑裂面为旋转对数螺旋面,根据库仑材料相关联流动法则构建相应的机动许可速度场,利用体应变率求得变形区的内部能量耗散率,最终建立求解圆形放坡基坑临界深度的最优化模型。通过对该模型的求解,研究临界深度随基坑坡角、深径比及土内摩擦角等的变化规律。分析发现“拱效应”使得圆形基坑的临界深度大于平面边坡的临界高度,但当深径比很小时,前者的上限解将接近后者的上限解。若基坑的深度与直径之比小于10,则可忽略“拱效应”,将其看成平面边坡,用条分法对其进行稳定性分析。另外,将圆形基坑临界深度的上限解与轴对称极限平衡解进行比较,发现前者更接近真实解。     

基坑设计的杆系–荷载–弹簧模型荷载取值及变形和稳定性分析的若干问题和研究建议

作为当前基坑设计主流方法,杆系–荷载–弹簧模型还有几个问题没有解决。围护结构上的水土压力的统一计算方法,论证水土压力统一计算理论的合理性。目前为杆系–荷载–弹簧模型设计方法所构造的安全系数可能不足以覆盖基坑的所有破坏模式;建立新的控制基坑稳定的安全系数以及对既有安全系数进行改造以使其能够考虑尺寸效应是基坑研究的重要任务之一。目前基坑设计方法考虑安全系数对基坑变形的影响,与常规的安全系数的概念不同,这一点基坑研究时要引起注意。提出一个考虑圆形基坑的杆系有限元算法,建议一个被动区土体弹簧的双刚度模型,可以在用杆系有限元分析时考虑圆形基坑的尺寸效应和长条形基坑土方开挖的空间效应,为基坑研究指出一些方向。     

基坑坑底抗隆起稳定安全系数计算方法改进研究

深基坑坑底抗隆起验算是基坑支护设计的重要内容之一,验算中如何考虑挡土构件嵌固段的作用是一个尚未较好解决的复杂问题。文章分析了国内现行技术标准中所建议基于地基承载力和圆形滑移面两种验算方法的不足,进而基于深入的理论及计算对比分析提出一套较为完善的验算方法。所提出的验算方法以现用两种方法为基础,对其进行适当改进,并研究给出其各自所适用的嵌深;研究给出一临界嵌深计算公式,用以界定不同嵌深时所应采用的计算方法,从而实现任意嵌深情况下的坑底抗隆起稳定性的简化验算。通过与有限元极限分析这一精细数值方法就大量算例的计算对比,对所提出的验算方法进行验证。     

埋深在围岩分级修正中的应用探讨

随着隧道力学的发展,人们对围岩分级标准认识提高,现有的围岩分级标准还存在一些问题,也没有考虑到洞跨、埋深等因素的影响。为此,主要参考铁路、公路和锚喷支护设计规范,将岩体强度参数、安全系数同围岩级别对应起来,利用FLAC3D软件对不同埋深情况下的安全系数进行了模拟计算,把埋深作为围岩分级的影响因素加入其中,建立了安全系数与围岩分级指标BQ之间的数学关系,探讨了埋深对岩体评分标准的影响,完善了岩体基本质量指标BQ的计算公式。     

窄基坑围护墙插入深度优化解析及离心试验研究

与宽基坑相比,窄基坑由于基坑开挖宽度小,围护墙的稳定性有很大的提高。对纵向长度长达数公里的窄基坑工程,在满足稳定的前提下,如果围护墙的插入深度可以得到优化,其经济效益将是巨大的。以福建省某城区电缆隧道的窄基坑工程为依托,开展窄基坑围护墙插入深度优化的研究。首先,采用解析的方法对比了不同开挖宽度条件下围护墙的受力及变形特征。结果表明,开挖宽度减小时,作用在围护墙的水平附加荷载将大幅降低,同时墙体的内力和变形也大幅减小。基于此,提出适用于窄基坑的坑底土体抗隆起稳定性安全系数计算方法,改进规范提出的计算方法。计算结果表明,由改进的计算方法得到的安全系数大于规范方法算得的安全系数。若按照改进的计算方法进行设计,围护墙插入深度可减少25%。最后,基于离心物理模型试验对提出的理论进行验证。试验结果表明,对于窄基坑,规范提供的围护墙临界插入深度计算方法确实过于保守,在设计窄基坑时有必要对围护墙插入深度进行优化。研究成果可为窄基坑工程围护墙插入深度的优化设计提供理论依据。     

软土地区不同深基坑支护结构形式的分析比较

通过对软土地区4个不同类型深基坑支护工程的监测成果进行分析比较,揭示不同支护结构形式的变形规律。基坑支护结构的形式应根据基坑开挖深度、土质情况、周边环境等特点进行合理选择,既确保基坑与周边环境的安全,又做到经济可行。