承压水作用下深基坑突涌稳定性及其参数影响分析

建立了软土深基坑抗突涌判断的弹塑性有限元数值分析模型,分析承压水位作用下的坑底突涌稳定性与基坑变形性状,并将抗突涌稳定性数值计算结果与现有理论分析方法作比较,验证数值计算的合理性。在此基础上,对影响抗突涌稳定性的承压水头、隔水层厚度、土体强度等因素进行参数分析,探讨围护墙水平位移与坑底回弹隆起的变化规律。分析结果表明:数值计算方法可以考虑坑底隔水层实际受力条件与土体强度对突涌稳定性的影响,较传统方法更为合理。随着承压水头的降低、坑底隔水层厚度的增加与土体抗剪强度的增强,基坑围护墙水平位移与坑底的回弹隆起逐渐减小。工程中应综合考虑采用多种措施,提高深基坑的抗突涌稳定性,达到经济合理的安全措施。     

抗承压水基坑底板的临界厚度计算方法

规范中的突涌分析方法仅考虑隔水层土重的影响,忽略了隔水层的土体抗剪强度对抵抗突涌的作用,计算结果往往与实际偏差较大.许多学者对此进行了改进,但大多假定基坑底部隔水层为均质线弹性梁(板)单元,这与实际有偏差.通过对基坑底板的受力平衡分析,考虑底板破坏时四周破坏面上土体抗剪强度的贡献,提出一种可以考虑土体抗剪强度的基坑突涌隔水层临界厚度简便计算公式。多个实例计算表明,根据该公式所得的计算结论与实际相符。     

钱塘江两岸深基坑突涌问题分析

结合多个钱塘江两岸地下三层(及以上)的基坑项目,探讨了杭州地区深基坑的突涌问题。分析了土体抗剪强度在抗突涌中的作用,提出了相应的技术处理措施,其中详细分析了采取满堂加固形式处理突涌的措施。计算结果表明,土体抗剪强度在抗突涌中发挥了较大作用,挖土中采用分块施工可有效提高抗突涌能力。     

承压水富水砂层深基坑的坑底抗突涌加固措施研究

以江苏省泰州市永定路西段快速化改造工程雨水泵房段深基坑为背景,采用数值模拟方法对富水砂层深基坑的坑底抗突涌加固措施进行了研究。结果表明:增加止水帷幕深度能明显减小坑底隆起并增加抗突涌的稳定性;通过对比分析5种常见坑底加固方式可知,满堂加固在降低坑底隆起及塑性区分布方面效果最好。实际监测数据表明,止水帷幕穿过承压水层,坑底采用满堂加固的方式可以有效减小坑底隆起变形,确保基坑坑底抗突涌的安全。     

承压水富水砂层深基坑围护结构合理嵌固深度研究

以永定路西段快速化改造工程为背景,基于有限元数值模拟方法讨论了承压水砂层深基坑围护结构的嵌固深度问题。计算结果表明:随着围护结构嵌固深度的增加,基坑坑底隆起值和围护结构水平变形值逐渐减小,基坑抗突涌稳定性得到提高;基坑坑角部位存在明显塑性区,有可能导致局部突涌的发生,应对坑角部位土体进行加固。基于计算结果,提出了"围护结构临界嵌固深度"的概念。施工监测结果表明,基坑坑底隆起和围护结构变形均在控制范围内。     

承压水作用下条形基坑坑底整体加固厚度研究

在承压水作用下的基坑工程中常面临着坑底突涌问题,传统的突涌分析方法只考虑了坑底隔水层土重的影响,而忽略了该土层的抗剪强度对坑底抗突涌的作用,尤其对于坑底在加固后具有强度较之原状土已大大提高的水泥土时,其结果显得更加过于保守。通过对基坑突涌分析的简化假设并结合工程实例,讨论了用水泥搅拌桩对条形基坑进行整体加固时,用同时控制水泥土的抗剪和抗隆起双重指标来确定所需加固厚度的方法,还提出通过同时考虑降水,以适当减少加固厚度,实现方案的最优化,并给出了使用该方法的建议和适用范围。     

内撑式深基坑承压水抗突涌稳定数值模拟技术

承压水作用下,内撑式深基坑的突涌稳定状态与围护墙水平位移、土压力分布及坑底回弹变形等因素密切相关。建立了深基坑突涌稳定的数值分析模型,分析不同承压水位作用下的坑底突涌破坏机制、稳定性及相应的基坑变形性状,并与已有分析方法作对比。分析结果表明,承压水作用下,基坑围护墙内侧隔水层表面剪切应变最大,是突涌破坏的最危险位置。随着坑底承压水位的升高,隔水层内的剪切应变增量逐渐变大并向下部土层发展,最终在隔水层与承压含水层界面处产生楔裂破坏,隔水层整体顶升破坏。同时,基坑变形状态表现为,围护墙弯矩和水平位移逐渐增大,被动侧土压力逐渐减小,最终围护墙发生踢脚破坏,坑底土体大量隆起回弹。相对于压力平衡法和均质连续梁板法等理论方法,数值分析方法可以分析坑底土体的突涌渐进发展过程,较好地反应内撑式基坑抗突涌稳定性与围护墙及土体变形性状的相互影响,计算结果更为符合工程实际。     

承压水地层基坑坑底压拉突涌评价与物理试验

基于基坑坑底隔水层在承压水作用下承受过量弯矩发生压剪破坏或拉裂破坏假设,分别推导出了考虑土体抗剪强度和抗拉强度的基坑突涌判别公式。与现有的基坑突涌判据认为基底隔水层边缘最先发生破坏的结论不同,本判据认为基底隔水层中间部位最先发生破坏。并通过简易的基坑突涌物理试验,试探性验证了基坑基底中间部位最先发生破坏的现象。依托实例,基底隔水层临界厚度计算结果表明,除与压力平衡法的计算结果差别较大外,与其他基坑突涌评价方法的计算结果均较为接近。仅就算例和模型试验来看,利用该判据理论进行基坑突涌分析比目前规范规定的分析方法更接近实际,但需经大量工程实践的检验。     

黏性隔水层基坑突涌机制的离心模型试验

 针对承压水作用下基坑底隔水层为黏性土体的情况,设计突涌离心模型试验,分析不同开挖深度和水位作用下围护墙的弯矩、水平位移与稳定性,观测坑底土体隆起和突涌破坏状态。试验结果表明：随着承压水头的升高或开挖深度的增加,土体隆起变形的曲率变大并在坑底中央逐渐产生裂隙破坏;墙体被动侧土体抗力逐渐减小,围护墙弯矩和水平位移逐渐变大;围护墙后土体内形成竖向裂纹,基坑发生踢脚破坏。考虑土体强度的基坑抗突涌稳定性分析,宜将土体黏聚力折减来反映土体与围护结构接触缺陷、隔水层裂隙发育以及受到地下水软化等不利因素的影响。     

软土地区基坑坑底抗隆起稳定计算分析

基坑坑底抗隆起稳定性验算在软土地区基坑工程设计中位居核心地位,不仅关系到基坑的稳定及周边环境的安全,还影响基坑工程的造价。对基坑坑底抗隆起计算方法及适用条件进行梳理,结合工程实例,以极限平衡法中的圆弧滑动模式为基础,计算分析了围护墙插入比、最下道支撑的位置、坑内加固及基坑尺寸对坑底抗隆起稳定性的影响。结果表明增加围护墙插入比、减小最下道支撑与坑底的距离、增加坑底土体加固均能有效增加坑底抗隆起稳定性;对于基坑宽度较小的狭窄基坑应考虑空间约束效应,若以传统的圆弧滑动计算模式则过于保守,会造成较大浪费。     

复合支护下深基坑的变形破坏和支护结构

以某深基坑工程为研究对象,利用岩土数值分析FLAC 3D软件,建立三维数值分析模型,模拟开挖和支护实际工况,分析了双排微型桩复合土钉支护下基坑开挖过程中的变形破坏和支护结构受力演化特征。结果表明:坑壁水平位移总体上呈现基坑顶部小、基坑中下部大的形式,位移等值线呈鼓肚状;基坑基底隆起量较大,随着距基坑壁距离的减小而减小;基坑边坡竖向沉降较小,最大沉降量出现在支护结构之后;土钉轴力分布呈中间大、两端小的形式,离基坑底部越近,土钉的最大轴力点越靠近基坑开挖面,且随着开挖深度增加,土钉轴力初始增长迅速而后发展较为缓慢;前排微型桩弯矩大于后排,微型桩最大弯矩随着开挖深度的增加不断增大且不断下移,开挖完成后弯矩最大值位于基坑底部以下2 m深度处;基坑开挖及支护过程中监测点的位移时程曲线和塑性区分布区域说明基坑整体稳定性较好,但在坡顶后缘出现拉张塑性区,基坑壁浅表层和基坑底角部位出现剪切破坏区,在施工中应对其采取针对性措施进行保护;该研究成果对深基坑开挖过程中动态演化过程认识和变形破坏防治具有一定参考意义。     

深基坑土钉加固的变形和力学响应

简化的力学模型无法反映基坑和土钉相互作用的实际情况,因此,运用FLAC模拟基坑的开挖与支护,并分析了基底、侧壁土体的变形响应,以及土钉在开挖和使用阶段的力学响应。结果表明:(1)开挖引起基坑变形,并导致拉伸和剪切破坏;对于拉伸破坏,应该让土钉长度超过滑移面;对于剪切破坏,可增大土钉在剪出口位置的密度;(2)随着开挖的进行,土钉所受的拉应力逐渐增大,但拉应力增量并不相同。FLAC~(3D)能够对基坑分步开挖和支护进行模拟,建立的数值模型能够反映土钉支护基坑的真实情况,为基坑土钉支护技术的设计和施工提供指导。     

软土地区某深大基坑承压水突涌分析处理

基坑的突涌与承压地下水息息相关。软土地区某基坑下部存在承压含水层,经验算基坑底板不稳定易产生突涌现象,采用深井管井降水降压,有效地控制了⑤2层承压地下水,消除了地下水突涌隐患,保证了基坑坑底、周边环境的稳定及基坑开挖工程的正常进行,取得了满意的工程效果。     

基于事故分析的深基坑承压水突涌机理研究

承压水突涌事故多沿基坑底穿透相对隔水层的钻孔发生,而围堰结合注浆加固是主要处理方法。首先介绍杭州钱江新城区域近年发生的5起承压水突涌事故及其处理方案,然后将事故简化为轴对称问题进行分析,利用事故发生前后钻孔内竖向渗流平衡条件研究事故原因,根据基坑开挖到底时加固体重力平衡和加固体边缘渗透平衡条件分析加固范围,最后通过围堰稳定性分析确定围堰高度和宽度。结合典型地层结构和地区经验,分析结果表明:相对隔水层有钻孔时,事故区域基坑最大开挖深度依次由钻孔内竖向渗透平衡、加固体边缘渗透平衡和坑底土层重力平衡决定;围堰高度由承压水头和竖向渗透平衡决定,围堰宽度由开挖面水平渗透平衡和围堰边坡稳定性控制。     

软土深基坑被动区超前加固变形控制效果研究

依托某实际工程,利用FLAC 3D软件建立了3种不同地层参数的基坑有限差分数值模型,验证了土体本构模型的硬化模型比摩尔-库仑模型更适用于基坑工程中,对比分析了裙边加固和满堂加固的加固效果,同时借鉴基坑底部被动区加固思路,提出了在软土深基坑中对开挖段进行超前加固,以控制基坑开挖过程中支护结构位移的方法。结果表明:裙边加固的合理加固宽度为0.5h(h为基坑开挖深度),合理加固深度则与坑底的地层条件密切相关; 满堂加固的合理加固深度可取0.3h,在某些基坑位移控制特别严格的情况下,满堂加固深度超过0.5h后,可考虑优先加固最后一道撑到坑底的土体; 开挖段的满堂超前加固可以使首道撑位置下移,为减少支撑道数提供了可行方案; 研究为同类工程设计提供了参考依据,进一步丰富了软土地区的深基坑变形控制措施。     

基于离心模型试验的基坑突涌模式及机制研究

在软土地区,由承压水诱发的突涌是影响深基坑工程安全和稳定性的最重要因素,也是设计和施工亟待解决的关键技术问题。借助土工离心模型试验,就不同隔水土层、不同坑内桩基类型及平面布置对基坑突涌稳定及破坏模式的影响进行系统的试验研究。试验结果表明:软土地区承压水基坑突涌模式主要有3种:接触面涌水涌砂破坏、整体顶升破坏和隔水层表面砂沸破坏,与实际工程案例比较吻合。通过理论分析,认为基坑发生突涌的内在机制分别为:接触面涌水涌砂破坏是由于隔水层土体与地下结构接触面发生水力劈裂引起的;整体顶升破坏为地下结构与土体接触面或附近发生剪切破坏所致;表面砂沸破坏为隔水层在下部承压水作用下发生复合的拉剪破坏和剪切破坏的结果。