深基坑开挖变形性状及受降水影响分析

本文首先回顾了国内外有关研究深基坑开挖变形性状以及对周围环境的影响,接着在此基础上利用数值分析方法分析开挖变形性状以及降水对基坑变形的影响,其结论可供其他类似工程应用参考。     

开挖诱发隧道围岩变形的红外热像试验研究

采用相似材料模拟试验方法,借助红外热像仪等红外设备,对岩爆诱发的深埋隧道围岩变形破坏规律进行试验研究。配制强度较高的脆性相似材料,模型采用三轴向约束,通过单轴加载,模拟三维初始地应力状态。试验采用先加载后开挖方式,对开挖过程中深埋隧道围岩变形破坏情况进行红外热像分析,研究考虑开挖速度和支护条件等因素影响的岩爆诱发过程中深埋隧道围岩变形破坏时温度变化规律,试验结果表明：开挖速度越快,模型表面温度变化越大,隧道围岩弹性能积聚越剧烈,围岩岩爆倾向越高;提高支护强度对降低深埋隧道围岩的岩爆倾向具有一定的作用;隧道围岩表面热辐射温度的快速升高引起的红外异常可作为发生岩爆前期征兆。试验揭示深埋隧道变形破坏与温度场变化之间的对应关系,为深埋隧道的合理开挖和安全支护提供参考依据。     

基坑开挖引起紧贴运营地铁车站的变形控制研究

监测数据表明:紧贴运营地铁车站单侧基坑开挖卸载引起车站结构不对称变形。以紧贴上海某地铁车站的基坑工程为背景,运用FLAC3D软件,建立三维数值分析模型模拟基坑开挖过程,计算结果与监测数据基本吻合。详细讨论了影响车站变形的几项主要施工措施,指出在车站开挖侧设置托换桩、旋喷桩及搅拌桩加固和分块开挖是控制车站变形的有效措施。研究表明,车站地下连续墙的水平位移随加固深度的增加而减小,但由于墙体与加固体之间的接触摩擦力,使墙体竖向位移随加固深度的增加而增大。     

坑外搅拌桩加固对基坑变形的影响分析

在软土基坑施工过程中,由于地铁盾构进出洞以及为了保护基坑周围建筑物等原因,常常会进行坑外加固。坑外加固会提高土体强度,也会对基坑变形产生影响。本文结合上海地铁某车站端头井加固的工程实例,分析了坑外搅拌桩加固对基坑变形造成的不利影响,并在此基础上提出了一些减少坑外加固影响的控制措施,希望对以后的类似工程提供借鉴。     

复变函数法分析盾构隧道开挖引起的土体位移和衬砌变形

盾构隧道开挖引起的地层变形历来是人们所关注的重要课题。目前,既有成果较少考虑隧道衬砌与土体相互作用所带来的影响,尤其是较少针对衬砌变形进行分析,就此基于隧道椭圆化变形边界条件,提出了考虑衬砌与土体两种不同介质相互作用下的地层位移和衬砌变形复变函数解答。在该方法中,隧道埋深只影响共形映射后圆环域的环壁厚度,而解析区域依然保持圆形,具有不会对函数解析产生影响的优势;此外,该法经共形映射后保证了边界连续性,避免了既有应力函数法为保证隧道扰动土体无穷远处位移为零,而对解析解进行修正所导致物理意义不明确的缺陷。通过实例分析,得到了隧道开挖引起的地表沉降,并与实测数据进行了对比验证;通过参数分析,获取了扰动地层和隧道衬砌变形的影响规律。结果表明:复变函数解答得到的土体位移曲线与实测值吻合较好,且地表最大沉降值更接近于实测值;隧道的埋深和半径对土体位移和衬砌变形均有较大影响,衬砌厚度对其影响虽然较小,但仍不可忽略;衬砌径向位移曲线呈仰卧的鸭蛋形,关于90°/270°轴对称,拱顶和拱底被压扁,拱顶压缩量明显大于拱底,左、右两侧压缩量小于上、下两侧,表现为收缩之后又被压扁向左、右两侧突出,且随着埋深的增大,衬砌整体上浮;衬砌环向位移曲线呈侧立的苹果形,关于0°/180°轴对称,且在90°和270°处取值为零,随着隧道埋深的增大,环向位移绝对值增大。     

用于估计多隧道开挖地面沉降的解析解(英文)

对于均质弹性地基中单隧道和多隧道开挖施工,本文给出了用于计算二维和三维地面沉降的近似的显式解析解。该解析解是对点荷载下Mindlin位移解进行积分并利用泰勒级数展开而得。利用该解析解,可以计算多个任意相对位置的隧道掘进引起的地面沉降。对于隧道开挖面不同支护程度的情况,可以采用一个原位应力释放度(系数)来模拟。通过一个单隧道开挖的弹性有限元计算对比,对简化的解析解进行了检验,两者计算结果的差距在9%以内。简化解析解的有效性,通过两种情况(两条相互平行隧道和两条相互垂直隧道)的计算得到验证。     

深基坑施工中的支护与地表变形分析

采用FLAC3D数值模拟软件,建立了1/4的数值模型,对不同情况下的基坑进行了仿真模拟,得到基坑不同位置处的支护变形规律和距离基坑不同距离的地表变形趋势,所得结论可为深基坑施工的安全设计提供参考。     

地层位移引起建筑物变形特性分析

城市深基坑开挖或地铁隧道掘进会引起附近建筑物或其他结构的变形,对建筑物变形特性的研究对于建立符合实际的变形预测方法和变形风险预估体系有着至关重要的实际意义。长期以来对由于地层位移引起的建筑物变形特点的研究尚比较少,特别是在岩土工程的相关研究范畴。在理论分析的基础上,提出一个判定建筑物变形特性(弯曲或剪切)的方法,并提出"弯曲变形率"指标以量化判定结构物变形特性。通过对伦敦地区两栋建筑物实际变形数据的研究,发现建筑物基本以剪切变形为主。在后续的分析中,进一步说明在一般情况下由于开挖引起邻近多层或高层建筑物的结构变形均以剪切变形为主,这与一般在分析和计算中假定结构主要以弯曲为主不同。基于此,认为结构的剪切刚度是其变形的主要控制因素,而非弯曲刚度。最后基于建筑物实测变形数据反算得到实际建筑物的结构刚度比E/G,由此获得对建筑物的实际变形特性更加深入的认识。     

复合开挖方式下地铁车站深基坑变形规律研究

随着城市现代化程度的不断深入,城市地铁车站的建设所面临的周边环境也越来越复杂,仅仅依靠某一种单一的施工模式,已经很难适用于当前的工程需求。本文以武汉地铁二号线街道口车站与下穿通道的深基坑工程为研究背景,依托该场地复杂的环境条件,地铁车站采用了明挖法与盖挖法相结合的施工方法。依据基坑的开挖以及围护结构的设计方案,制定了深基坑变形监测方案,对街道口车站在施工期间围护结构的变形情况进行了系统监测,对围护结构在复合开挖方式下的变形规律进行了研究。研究结果表明,盖挖法能够较好地控制围护结构所产生的侧向变形,基坑开挖具有显著的时空效应,在基坑开挖期间应及时架设钢支撑,减小基坑侧壁在无支撑情况下的暴露时间。