基坑开挖对邻近隧道纵向位移影响的计算方法

基坑开挖卸荷会对邻近隧道产生影响,因此有必要对隧道的变形进行预测,确保隧道正常运行.针对目前计算模型的分析方法未考虑基坑壁应力卸荷对隧道位移的影响,以及有限元分析过程较为复杂繁琐,提出采用Mindlin解计算基坑壁与坑底卸荷的附加应力.然后将隧道结构视为弹性地基无限长梁,将开挖引起的附加应力施加于隧道结构上,建立隧道结构纵向变形方程,从而得到隧道位移及内力的计算公式.最后,将计算方法与数值模拟算例、工程实测进行对比分析,计算结果与其较为吻合.     

基坑开挖对周边环境影响的三维数值分析

基坑开挖会对邻近既有隧道及土体变形特性产生重要影响。基于Midas GTS420研究基坑开挖对周边土体、支护结构及邻近双向水平隧道的变形特性影响。数值模拟结果表明:周边土体沉降主要发生在开挖基坑长边中部及拐角部位,最大沉降位置位于围护结构外约1/3基坑宽度处;围护结构的最大水平位移位于基坑长短边拐角处,当基坑开挖深度接近于临界深度时,水平位移迅速增大;隧道的横向位移存在一个临界埋置深度,其深度约9m。     

基坑开挖引起邻近管线变形的理论解析

基坑开挖将造成邻近地下预埋管线向基坑方向变形,针对此问题,采用弹性地基梁推导了管线的变形和内力解析式。传统的弹性地基梁模型中,在基坑开挖面施加卸载释放荷载,然后通过Mindlin解获取管线上的附加应力,详细分析了该法的不足,提出采用基坑开挖引起的土体附加变形作为弹性地基梁模型中的外部作用。分析了基坑一侧土体纵向变形适用的经验公式,并以此建立了弹性地基梁微分方程,给出了管线变形和内力的解析解,针对解析解的计算困难,进一步给出了加权残值解。考虑到实际工程为三维问题,推导了管线的扭矩求解公式,完善了弹性地基梁解答。     

基坑降水开挖对邻近隧道附加变形和内力分析

近接隧道基坑开挖必然会导致隧道产生附加变形和内力。针对目前基坑开挖忽略降水作用的问题,文章提出考虑基坑降水引起隧道附加应力的计算方法。分析结果表明:①基坑降水对隧道的附加变形和内力均有较大的影响,在研究近接隧道基坑施工时不可忽略;②各参数均对隧道附加变形和内力有显著影响,其中与隧道平行侧基坑开挖尺寸对隧道影响最大;③初始水位高度和基坑开挖深度越大,给水度大小对降水开挖引起的隧道附加变形和内力影响越明显。     

考虑隧道剪切效应的基坑开挖对邻近隧道纵向变形分析

 基坑施工将打破周围地层已平衡的应力场,引起应力释放,对既有下卧地铁隧道产生不利的影响。针对既有研究的不足,提出考虑隧道剪切效应的基坑开挖对下卧隧道影响的解析解。既有隧道简化为搁置于Winkler地基上的Timoshenko梁。通过两阶段分析法,考虑基坑卸荷作用下已建隧道的响应。首先基于Timoshenko梁理论,建立考虑隧道剪切效应的隧道纵向变形微分方程,然后将由Mindlin弹性解计算得到附加荷载施加于既有隧道上,最后通过有限差分法得到在附加荷载作用下隧道的纵向变形解答。收集3个已发表工程实例的实测数据,并与本文方法及Euler-Bernoulli梁法的计算结果进行对比分析,发现实测结果与2种方法得计算结果有较好的一致性。然而,在内力分析上,相对比于本文方法,Euler-Bernoulli梁法明显高估基坑卸荷引起的隧道弯矩与剪力。由于本文方法可有效模拟既有隧道剪切效应,因而可进一步给出1在卸荷作用下隧道管片间错台量。研究成果可为合理预测邻近基坑施工对既有隧道的影响提供一定的理论支持。     

考虑桩侧土体三维效应和地基剪切变形的隧道开挖对邻近桩基影响分析

目前就隧道开挖对桩基变形影响的解析理论研究一般基于Winkler地基模型,较少考虑地基的剪切变形和桩侧土体三维作用效应。基于Pasternak地基模型,首先推导了隧道开挖与邻近桩基相互作用的简化理论解,该解反映了地基剪切变形但未考虑桩侧土体三维作用效应。在此基础上,为反映桩侧土体三维作用效应,将其等效成集中力通过剪切层传递到桩基两侧,推导了体现三维作用效应的群桩反应表达式。将考虑与不考虑桩侧土体三维作用效应的结果进行对比,发现考虑桩侧土体三维作用效应的桩基水平位移和弯矩值更接近监测数据和离心试验数据。此外,还针对群桩影响因素进行了分析。结果表明：土体剪切变形对桩基影响不容忽视,剪切层模量越大,隧道开挖引起的桩身水平位移越小;桩径越大,桩身水平位移越小,桩身弯矩越大;桩基与隧道距离越小,桩基最大水平位移和弯矩值越大。     

基坑开挖对邻近隧道变形影响的解析方法研究

随着城市地下空间工程建设的不断发展,在毗邻既有隧道处进行基坑工程施工已经成为常见的现象。基坑开挖会破坏原有地应力场,进而对邻近隧道产生影响,因此研究相应的应对措施是必要的。基于此,本文将隧道简化为作用在Pasternak地基上的Timoshenko梁,建立了基坑卸荷引起的隧道变形理论计算模型。以合肥大学城深基坑项目为工程案例,分别通过考虑小变形应变特性的Plaxis三维数值模型和理论模型进行计算,并将两个结果分别与现场实测数据进行对比分析。结果表明：模拟计算结果与实测结果基本吻合,最大位移偏差仅为0.6 mm,说明考虑小变形应变特性的本构模型可以很好反映土体应力和变形情况;本文提出的理论模型计算结果与实测结果十分吻合,且理论模型计算结果相比模拟结果更接近实测值,说明所提出的理论模型可以更准确有效地分析基坑开挖效应对侧卧地铁隧道的变形影响。     

开挖卸荷引起下卧已建盾构隧道的纵向变形研究

开挖卸荷引起的下卧已建盾构隧道纵向变形是城市基础设施建设面临的热点和难点问题。将已建盾构隧道视为三参数Kerr弹性地基上的无限长梁,采用两阶段法研究基坑开挖卸荷引起下卧盾构隧道的纵向变形。对简化弹性空间法获得的地基参数进行讨论,通过与有限元模拟结果对比确定了合适的Kerr地基模型参数选取,并对Winkler、Pasternak与Kerr 3种地基模型的模拟结果进行了对比。为获得更合理的上方卸荷引起的隧道响应,推导并求解了考虑隧道侧向土体对隧道作用的平衡微分方程,解析结果与有限元结果基本吻合,与工程实例监测数据对比,验证了方法的有效性。研究表明：相对于Winkler与Pasternak模型,Kerr地基模型更具优越性;对通过简化弹性空间法得到的地基参数进行适当修正可以使弹性地基模型的模拟结果更理想;隧道侧向土体对隧道的作用比较显著,应在计算中考虑。     

填海区深基坑施工对邻近管线影响及保护措施研究

在弹性地基梁模型的基础上,引入基坑开挖时引起的土体附加位移计算管线变形与内力,并建立三维模型与其相互验证管线变形与内力变化规律,研究发现在数值模拟中基坑开挖对管线影响范围超出基坑开挖长度,理论计算在计算基坑坑角附近的变形与内力存在不足。探讨抛石填海地区深基坑开挖时邻近管线的保护加固措施,发现采用隔离桩与注浆加固可有效减少管线竖向位移。分析了管线位置及基坑开挖形式对管线变形与内力的影响规律,研究发现由于基坑坑角效应的存在,管线埋设位置与基坑水平间距小于14 m时的管线变形被抑制,使得管线与基坑埋距越近其变形越小。     

杭州地区基坑开挖对邻近既有盾构隧道影响的统计分析

基坑施工对邻近建筑物的影响一直是研究的热点问题,而盾构隧道结构对变形更为敏感,开挖施工对既有隧道的变形影响问题值得重点关注。选取杭州地区17个既有地铁盾构隧道的基坑工程实例,研究开挖施工对隧道结构的变形影响,分析基坑与隧道的水平净距、相对高差、开挖深度等空间参数对隧道变形的影响。研究结果表明：基坑开挖的卸荷作用会引起邻近隧道结构的附加变形,且水平位移通常大于竖向位移;隧道的变形影响随着与基坑的水平净距增大而呈非线性递减;隧道的竖向位移随基坑开挖深度增加而线性增大,且不同开挖深度的敏感性不同。研究成果对类似地区的地铁隧道保护工作具有一定的参考意义。     

深基坑边塔吊地基加固设计及变形控制分析

随着城市建设地下空间开发需要,深基坑支护工程日益增多。深基坑开挖卸荷作用会引起岩土体应力应变效应,进而诱发周围建(构)筑物地基产生变形。某建筑工程由于施工场地限制,不得不将塔吊基础布置于深基坑围护结构边缘,而塔吊结构的运转荷载会对基坑安全造成隐患,故在基坑开挖前需要对塔吊地基进行加固设计,并对施工过程中塔吊地基变形进行预测。基于工程地质和施工环境等条件,设计锚拉桩支护方案对塔吊地基及基坑围护结构进行加固;并使用Midas GTX NX建立基坑开挖全过程施工工况的有限元模型,对塔吊地基加固前后的变形特征进行数值模拟;后与开挖过程中现场监测数据进行对比分析,评估塔吊地基加固设计方案的可靠性及效果。研究表明,本设计方案采用的支护桩间增设预应力锚索以及增设锚桩、拉梁的整体加固措施对基坑边设置的塔吊地基变形起到良好控制效果。研究成果可为类似深基坑工程支护设计、施工提供借鉴。     

基坑施工对下卧地铁隧道上抬变形影响的简化理论分析

为了合理地分析基坑施工对下卧已建地铁隧道上抬变形的影响,首先,将软土地基考虑为三参量H-K黏–弹性体,推导了自由边界半无限黏–弹性空间体在内部集中荷载作用下的Mindlin时域解,并采用积分、叠加的方法,提出了一种用于计算基坑开挖及工程降水所引起的邻近隧道附加应力的方法;然后,将已建隧道视为Pasternak黏–弹性地基上的欧拉伯努利长梁,建立了隧道在附加荷载作用下的平衡微分方程,求得了隧道纵向附加变形和内力的表达式;最后,将所提方法运用于某近接既有地铁隧道的基坑工程中,并与三维数值模拟流变分析结果和现场实测结果进行了对比分析。研究发现:提出方法能较好地反映软土隧道变形随时间的发展趋势;隧道纵向附加变形、曲率和弯矩的解析解与数值解基本一致,且上抬变形的解析解与实测值能较好地吻合;成果可为基坑施工对邻近隧道的影响分析及保护措施的制定提供一定的理论依据。     

考虑土体压力随变形及支撑预加力修正的支护结构分析计算

在深基坑施工过程中,围护结构随开挖逐渐发生变形,同时由于支撑预加力的运用,使围护结构发生进一步变形,内力也重新调整。针对现有设计方法仅考虑围护结构及土体的初始状态,不能考虑围护结构随变形而内力重分配均缺陷,提出了考虑实际基坑变形引起的围护结构随变形内力变化的计算理论,并通过实际工程的运用,验证了考虑围护结构的修正计算方法,结果表明,考虑围护结构随变形修正的计算方法更接近实测结果,具有较高的基坑围护设计应用与参考价值。     

桩锚支护基坑开挖对邻近浅基础建筑影响分析

为了研究桩锚支护深基坑开挖对邻近浅基础框架建筑结构变形和内力的影响,本文针对某基坑工程进行了现场地表沉降和支护结构位移的实测分析,并采用有限差分程序FLAC3D建立了考虑上部结构—基础—地基相互作用的三维数值模型。采用数值模拟对桩锚支护深基坑开挖影响下地层应力、围护结构变形以及邻近浅基础框架结构的附加内力演化进行了较为详细的分析,通过实测数据验证了数值模型的合理性。分析结果表明:本文采用的桩锚支护方案及施工参数能较好地控制地层变形并保障邻近既有浅基础建筑结构的安全。桩锚支护基坑开挖不仅导致浅基础结构产生差异沉降,还会引起基础水平位移。桩锚支护基坑开挖后结构柱附加弯矩趋向于集中在框架底层,建议类似工程中结构安全监测重点布置在紧临开挖侧的低楼层板柱连接处。     

基坑开挖引起邻近盾构隧道转动与错台变形计算

基坑开挖会对邻近盾构隧道的变形产生显著影响。考虑基坑开挖时卸载在隧道轴线处产生的附加应力,建立了综合考虑剪切错台变形和刚体转动变形的隧道变形计算模型,结合最小势能原理推导出隧道的纵向变形量、环间错台量、环间转角和环间剪切力的计算公式。选取两组工程实例进行分析,将计算结果与实测数据进行比较。研究结果表明:邻近并平行于盾构隧道的基坑侧壁的卸荷效应对旁边隧道的影响最大;隧道水平位移最大值附近的管片基本不发生错台变形和刚体转动变形,环间剪切力值也很小;而在隧道水平位移曲线的反弯点处,隧道的剪切错台量、环间转角和环间剪切力值达到最大;在基坑开挖工况下,邻近隧道的水平位移变形模式以剪切错台为主,刚体转动为辅。     

邻近地铁隧道基坑开挖变形及控制分析

为探究基坑开挖对邻近地铁隧道的影响,文中采用Plaxis模拟分析软件,对比分析了不设置和设置中隔墙(MPW)两种工况下基坑及隧道结构的变形情况。模拟结果表明,中隔墙可以有效减小基坑边缘土体的位移,并改变隧道总体位移量及方向;设置中隔墙后,围护结构最大水平位移点将向下偏移,同时可以有效减小隧道上方土体的总体沉降量和隧道衬砌结构的不均匀沉降情况;除此之外,隧道结构所受内力也将减小。因此中隔墙可以有效控制基坑及隧道结构的变形。     

被动状态下地埋管线的地基模量

 地下工程基坑、隧道开挖产生的自由土体位移场会引起周边地埋管线(如市政给排水管线、煤气管道等)产生附加变形并受力。基于Winkler地基模型的位移控制分析方法,将自由土体位移作为外部荷载即被动位移施加于管线上,管线与土体的相互作用采用Winkler地基弹簧模拟,弹簧常数一般根据Vesic公式得到。在基于弹性理论的推导中,Vesic公式的前提条件是弹性地基梁置于弹性半空间地表,竖向集中力或弯矩(主动荷载)置于梁的中心位置,这与地埋管线的一定埋深以及位移的施加情况是不一样的。为考虑上述2种因素对Winkler地基模量的影响,进行相应的理论探讨,提出考虑埋深影响的位移作用下地基模量的理论公式,并基于该地基模量进行隧道开挖对邻近地埋管线影响的位移控制理论分析。通过与弹性理论法、离心机试验以及实际工程观测结果的对比,验证该方法的合理性和正确性。     

考虑混凝土支撑徐变的深基坑开挖有限元分析

深基坑开挖时,支撑体系的刚度是影响基坑变形的关键因素之一,由混凝土徐变引起的支撑刚度衰减对基坑性状的影响,目前仍未很好解决。本文以上海某深基坑工程为例,在考虑钢筋混凝土支撑徐变的基础上,利用有限元软件ABAQUS,对开挖过程中支撑体系刚度衰减对围护结构工作性状的影响进行了有限元分析。分析时,土体采用Mohr-Coulomb理想弹塑性模型,围护墙与土体之间采用接触模型,考虑徐变效应而引起的支撑刚度衰减时,支撑模量采用按龄期调整的有效模量,进而分析了不同开挖阶段支撑轴力及围护墙侧移的变化规律。结果表明,混凝土支撑的徐变效应对围护结构的内力和变形影响较大,在基坑工程设计计算中应考虑这一影响。     

SMW工法围护结构变形性状影响因素分析

以特定工程为研究背景，采用考虑基坑开挖时空效应的弹性地基梁计算方法模拟分析了围护结构刚度、支撑位置对SMW工法围护结构侧向变形规律和内力的影响。     

基于孔隙比随深度变化的基坑开挖对邻近刚柔性桩基的影响研究

基坑开挖引起邻近土体产生附加变形和应力松弛,导致邻近建筑物桩基产生附加内力和附加位移。基于修正剑桥模型,推导了孔隙比随深度非线性变化的计算公式,采用ABAQUS中的用户子程序VOIDRI进行二次开发,分析了基坑不同开挖工况下邻近桩基的附加内力和变形,并讨论了不同桩基刚度对其附加内力和变形的影响规律,得出了一些有意义的结论,可为基坑设计和施工过程中的邻近建筑物桩基变形预测提供参考。