基于正交试验的深基坑变形影响因素研究

运用正交试验原理,以深基坑土体的摩擦角、弹性模量、粘聚力、地连墙刚度、支撑刚度为影响因素,设定周边土体最大沉降、地下连续墙最大水平位移作为分析基坑开挖后变形的两个指标,对合肥地区逆作法深基坑稳定特征用数值模拟进行了分析。采用极差分析法揭示了各因素在深基坑开挖过程中的重要次序。结果表明在施工方式保持不变的情况下,地表沉降、地连墙水平位移的最显著影响因素均为土体的弹性模量,地表沉降的其他影响因素依次为地连墙刚度、土体黏聚力、支撑刚度、土体内摩擦角。地连墙水平位移的其他影响因素依次为地连墙刚度、支撑刚度、土体内摩擦角、土体黏聚力。     

武汉鹦鹉洲长江大桥1#墩群桩承载特性分析

根据武汉鹦鹉洲长江大桥1#墩44根超长哑铃型群桩基础工程,利用弹塑性有限元,对群桩沉降、桩身应力分布进行了数值计算,并分析了土体弹性模量、粘聚力以及内摩擦角等参数对群桩承载特性的影响.研究结果表明:该群桩基础的沉降量中间较两侧大,竖向应力沿桩身由上向下递减;桩基承载力随土体弹性模量、粘聚力和内摩擦角的增加而变大.     

土层参数变化对深基坑变形的敏感性及其规律

不同地区土层参数各不相同,基坑变形对各参数变化的敏感性也不相同。以深圳某深基坑工程为研究对象,借助加权残值法和弹塑性有限元分析软件,计算该基坑在各工况下的变形,结果与实测值基本吻合。同时重点研究了土层参数变化对基坑开挖过程中水平位移和地表沉降的影响规律：土体的弹性模量、粘聚力、内摩擦角对基坑的水平位移和沉降影响较明显,尤以内摩擦角最为敏感,且地表沉降量随着土层内摩擦角的减小呈线性增加趋势。     

影响盾构隧道地表沉降的多因素分析

软土中盾构施工安全一直是工程界关注的重点问题,其研究涉及水-土-结构相互作用以及由于加固引起的土体属性变化等诸多方面。基于渗流-应力耦合理论,在ABAQUS平台上通过二次开发实现盾构开挖过程中土体渗透特性的演化和注浆材料弹性模量及渗透系数的时变性,研究不同埋深、不同地下水位、不同土体特性对盾构隧道地表沉降的影响。研究结果表明:在软土地区,盾构开挖过程中注浆材料弹性模量和渗透系数的时变性对地表沉降影响较大,而土体渗透系数随应变的演化对地表沉降影响不大;隧道埋深、地下水及土体特性均影响开挖对地表的扰动,且土体弹性模量相对影响最大。     

基于FLAC~(3D)强度折减法计算结果的影响因素分析

FLAC~(3D)强度折减法是分析边坡稳定性的有效手段。应用均匀设计的试验方法分析黏聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比、剪胀角、抗拉强度等因素对强度折减法计算结果的影响。试验结果表明:弹性模量、泊松比、剪胀角、抗拉强度对计算结果影响不明显,特别是弹性模量、泊松比、抗拉强度对计算结果的影响几乎为零;黏聚力、内摩擦角对计算结果有着显著的影响,并且内摩擦角对计算结果的影响程度大于黏聚力的影响程度。这一结论可以作为修正强度折减系数的依据,从而完善强度折减法。     

考虑孔隙比和渗透系数随土体当前应力变化的深基坑降水开挖变形分析

基于修正剑桥模型理论,推导了孔隙比e随土体当前应力变化的方程,同时比选了4组经典的描述渗透系数k随孔隙比变化的方程,选择了其中一组最佳的估算公式,编写ABAQUS用户子程序VOIDRI和USDFLD,以实现孔隙比和渗透系数随土体当前应力的变化。在此基础上,研究深基坑降水开挖所致的坑内外土体的变形、围护结构的变形及弯矩,得到以下结论:当考虑孔隙比随土体当前应力变化时,坑外地表沉降量、墙体的水平位移、地下连续墙的弯矩、坑底隆起量均大于孔隙比为定值时的情况;当考虑渗透系数随土体当前应力变化时,坑外地表沉降量、墙体的水平位移、地下连续墙的弯矩均小于渗透系数为定值时的情况,但同时考虑渗透系数和孔隙比变化情况时,其对坑底的隆起量的影响可以忽略不计。     

止水帷幕环保效果的影响因素分析

基于Biot固结理论并采用COFIST有限元程序,探讨了止水帷幕插入深度和地基参数等因素对环境保护效果的影响.通过平面应变模型的数值仿真,结果表明:止水帷幕打设深度越大,则坑外地表最终沉降和最终水位降深就越小;止水帷幕对于减小水位降深的效果要优于减小坑外地表沉降的效果;地基渗透系数的大小不影响最终沉降,地基弹性模量的大小不影响最终水位降深等.为提高分析结果的准确性,工程应用中应当重视基坑周围土体渗流场边界条件的准确确定.     

土体洞室开挖的力学参数敏感性分析

为了研究围岩土体力学参数对洞室围岩稳定性的影响规律,以有限差分法为基础,应用FLAC3D软件,建立了兼顾时空效应的地下洞室开挖过程的数值计算模型,并确定模型中的弹性模量、内摩擦角、黏聚力为洞室稳定性的影响因素。通过模拟洞室围岩的弹性模量、内摩擦角、黏聚力变化时洞室开挖的全过程,并借助系统分析中的敏感性分析方法,分析了弹性模量、内摩擦角、黏聚力对洞室围岩土体应力、位移影响的敏感性。通过对不同参数敏感度因子的比较,确定了洞室围岩土体应力、位移对影响因素的敏感性排序:黏聚力内摩擦角弹性模量。     

条形荷载下加筋边坡稳定影响因素敏感性分析

结合12 m高土工格栅加筋边坡算例,通过有限元程序Midas/GTS 4.0,对条形荷载作用下边坡加筋与未加筋时的安全系数、最大水平位移与竖向沉降进行了对比分析.根据正交分析方法对10种影响因素,即粘聚力、内摩擦角、填土重度、坡比、坡顶荷载、荷载距离坡顶处间距、荷载宽度、土工格栅长度、格栅弹性模量、格栅铺设层数对加筋土边坡稳定影响因素的敏感性进行分析,给出了各个因素的敏感性顺序.计算结果表明:土体内摩擦角、粘聚力与荷载宽度对边坡稳定性影响最为显著.     

压力型锚杆锚固段长度确定方法研究

通过对压力型锚杆锚固段的受力分析,推导出了压力型锚杆锚固段的轴力分布和剪应力分布,以及锚固段长度的计算公式.并在此基础上进一步分析了压力型锚杆锚固段长度与岩土体弹性模量、泊松比、粘聚力以及内摩擦角等参数的关系.结果表明:锚固段长度随岩土体弹性模量、粘聚力和内摩擦角的增大而减小;随岩土体泊松比的增大几乎呈线性增加,但增幅极为有限;随拉拔荷载的增加而增加.     

基于弹塑性分析的浅埋盾构隧道地表沉降控制

目的为更准确地预测浅埋盾构隧道引起的地表沉降,探求相应的沉降控制措施．方法基于均质半无限空间假定,将浅埋单孔盾构隧道二向非等压初始地应力场分解为均匀应力场和单向应力场。利用弹塑性力学的Lame公式和Kiersch公式及摩尔一库仑屈服准则,定义了弹塑性解的位移边界条件．将控制地表沉降两大措施成功地应用于北京地铁十号线浅埋盾构隧道地表沉降预测及控制．结果得出适合浅埋隧道地表沉降预测的弹塑性计算式,对弹塑性计算式的分析显示,隧道围岩的弹性模量E和黏聚力c越大,地表沉降越小;泊松比纵内摩擦角φ和膨胀角沙越大,地表沉降也越大．提出通过减少围岩扰动和提高围岩性质两种控制盾构隧道地表沉降的方法．结论研究成果能较好地应用于浅埋盾构隧道的地表沉降预测及控制．     

某软土深基坑降水开挖地表沉降及影响因素分析

基于某软土地铁站深基坑工程项目,依据勘察与抽水试验数据采用有限元软件Midas GTS建立三维模型,研究渗流-应力耦合作用下基坑降水开挖过程中孔隙水压力及地表沉降变化规律,分析土体渗透系数及降水深度、降水速率等设计参数对地表沉降的影响。研究表明:基坑降水开挖使得地下水渗流路径呈降落漏斗形,基坑底部出现凹弧形等孔压线;地表最大沉降点与基坑的距离约为降水深度的1.0~0.75倍,孔压消散是地表沉降的主要因素;最终降水深度每增加1 m相应地表最大沉降量增加约2 mm,采取回灌措施比未采取引起的基坑周边地表最大沉降小26.2%。     

桩筏基础与地基共同作用的半解析半数值分析法

将群桩筏板基础离散成桩和弹性板,桩筏基础与地基的共同作用转化为桩、弹性板与地基之间的力与位移协调分析。对不同的地基模型求解相应的地基柔度系数,同时将桩作为弹性杆件求解其柔度系数,并将筏板视为地基上的四边自由矩形板,求出其在地基反力、桩顶反力和外荷载以及简支边广义位移共同作用下的位移,最后通过力和位移协调建立桩、筏、地基之间的共同作用方程并求解。算例对比表明半解析半数值方法具有较好的精度,能满足实际工程计算需要。     

基坑底部土体满堂加固模型试验与数值模拟研究

为探究基坑底部土体满堂加固对基坑变形和内力的影响,采用室内模型试验方法,研究了基坑底部土体满堂加固对基坑周围地表沉降、冠梁侧向位移、桩身弯矩以及桩后土压力变化的影响。运用ABAQUS有限元软件对模型试验进行数值模拟,将试验数据与数值计算结果进行对比,并分析了加固土体的水泥掺入比和加固深度对基坑变形的影响。结果表明：满堂加固对降低基坑底部隆起效果最为明显,对降低支护结构侧向位移较为明显,对减小地表沉降不明显;通过极差分析法得出,增加加固土体的弹性模量较增加加固深度对抑制支护桩侧向位移及坑底隆起更为有效;当水泥掺入比超过一定范围后,加固效果没有显著提升,建议在含水率为20%左右的软弱土层地区,水泥掺入比一般为5%~20%;土体的加固深度超过一定范围后,控制基坑变形的效果有所提高,但不明显,建议土体加固深度取0.4~0.45倍基坑深度。     

考虑渗流-应力耦合基坑开挖降水数值分析

运用GTS（Geotechnical and Tunnel analysis System）软件对基坑开挖降水过程进行了详细数值模拟,对比分析了基坑开挖时,考虑降水引起的地下水渗流作用和不考虑渗流作用下的基坑周围土体位移、支护结构位移以及内力,同时分析了止水帷幕、渗透系数及降水深度对基坑力学性能的影响.分析结果表明：渗流对基坑工程影响不容忽视,深基坑稳定性分析应当充分考虑地下水渗流的作用;设置止水帷幕可以有效地减小基坑周围土体的变形,渗透系数与降水深度的加大均会使地表沉降值增大.     

基坑开挖及降水对坑外地表沉降的影响

考虑降水、支护结构变形以及基坑隆起3个因素引起的基坑周围土体的沉降,根据降水引起土体沉降的机理,运用修正的分层总和法单独计算出由降水引起的周围土体沉降。通过研究基坑开挖引起坑外土体沉降的规律,推导出由基坑开挖引起的坑外土体沉降理论公式。把降水引起的沉降及基坑开挖引起的沉降进行叠加,加入修正系数,最终以简化的理论公式合理地计算出基坑周围土体沉降。具体工程验证表明,推导的理论解析解与实测数据十分接近,能有效预估基坑周围土体沉降,为施工方案编制提供可靠的理论依据,最大限度减少基坑施工对周围环境的影响。     

废钢渣与砂土的混合土材料力学特性试验

目的了解废钢渣与．砂土的混合土材料的力学特性,为废钢渣在松软砂土地基处理中的应用提供理论依据．方法采用应变控制式三轴剪切渗透试验仪进行三轴压缩试验．结果总结出废钢渣与砂土的配合比及龄期的变化对混合土力学性质影响的基本规律,废钢渣与砂土的混合土材料的黏聚力、内摩擦角、最大主应力差、初始弹性模量均较大．结论采用废钢渣对松软砂土搅拌压实后,可有效地提高地基的承载能力、降低基础的沉降量．     

软土地区某深基坑变形规律有限元模拟研究

以深圳市某地下车站深基坑工程为依托,运用有限元软件PLAXIS对围护结构的深层水平位移、坑底土体隆起、周围土体沉降和支撑轴力变化进行了研究,得出:1)墙体水平位移呈现出"两头小、中间大"的凸肚子形状;2)在开挖深度较大时,坑底将发生塑性隆起,呈现出"两边大、中间小"的形式,坑外土体沉降呈现出抛物线分布形式;3)开挖卸荷引起的坑外主动土压力主要由临近开挖面的支撑反力来平衡,新支撑的架设会导致各道支撑轴力进行重分布。研究结果可对类似工程的信息化施工提供参考。     

渗流对基坑变形及应力的影响

目的研究基坑的变形和应力在分步开挖的过程中受渗流的影响,分析基坑的变形和应力在考虑渗流和不考虑渗流时的差别．方法对基坑开挖卸荷与支护的过程用Fish语言编程,用FLAC3D进行数值模拟实际施工情况．在考虑渗流影响和不考虑渗流影响两种情况下,首先计算了基坑的水平位移数值解,并将坑顶位移的计算值和实测值对比,计算分析了坑底隆起和周围土体应力应变受渗流的影响．结果渗流会使基坑水平位移、竖向位移和周围土体沉降值增大,这对于基坑稳定是不利因素．渗流最明显的作用是使基坑内部和外部的水平位移都有所增大．渗流作用使基坑支护结构外侧土体竖向有效应力增大,使坑底支护结构内侧土体的竖向有效应力减小,因而增大了土体作用在支护结构上的横向作用力．结论渗流会使基坑的水平位移和坑底隆起变大,也会使周围较远的地面沉降值增大,同时会增大土体作用在支护结构上的横向作用力．