有限元在软土深基坑开挖中的应用

介绍有限元运用于软土深基坑开挖的计算原理．利用三维有限元建模后，通过桩土相互作用分析，对影响深基坑变形和稳定的关键性状进行讨论，从而提出了一些控制支护结构变形，保持基坑稳定的方法措施．     

基于Midas深基坑开挖变形数值分析

合肥新交通大厦与轨道1、2号线相邻,深基坑开挖需要考虑对邻近既有建筑物、重要道路和地下设施的保护,对开挖的稳定和变形控制要求非常严格。本文结合工程实例,通过Midas/GTS有限元分析软件,对合肥新交通大厦深基坑开挖做了数值分析,分析了深基坑沉降和位移。在开挖的过程中,随着开挖深度的增加,土体位移也越来越大。基坑开挖会造成基坑中部隆起以及基坑周边的沉降,需要充分重视深基坑开挖造成的影响。     

基于FLAC3D的深基坑变形规律研究

为了分析深基坑开挖支护活动中应力应变连续变化过程对深基坑施工安全的影响,采用FLAC3D软件构建了深基坑有限元分析模型,通过分层开挖过程模拟,分析基坑各向变形规律,为支护方案的调整提供依据。模拟结果表明,基坑开挖至-3 m时,支护前后的Z向变形量分别为5. 89 mm和6. 03 mm,说明基坑隆起速率较高;基坑开挖至-7 m时,支护前后Z向变形量分别为11. 45 mm和11. 13 mm;基坑开挖至-12 m时,支护前后Z向变形量为12. 23 mm和12. 15 mm,X向变形量为12. 46 mm和12. 13 mm,Y向变形量分别为12. 45 mm和12. 11 mm。可见基坑坑底变形和侧向变形趋于稳定。深基坑各向变形指标均在合理范围内,说明采用分层开挖支护的方案是可行的。     

深基坑开挖支护结构对下穿既有隧道的影响

以徐州市某深基坑下穿砂姜黏土地层既有隧道为工程背景,应用数值模拟有限元软件MIDAS/GTS建立三维模型,对比分析深基坑开挖过程中对深基坑周边土体与既有隧道的影响。在基坑开挖完成后,地连墙结构对于地表沉降与隧道变形都有不可忽视的影响,立柱的影响次之;地连墙可削减隧道变形的23%左右,立柱则可削减隧道变形的7.9%。考虑支护方案对隧道与整体土体的影响,基于安全性与经济性两方面原因选择由立柱与地连墙结构组成的支护方案。     

复合土钉支护深基坑稳定性及变形的有限元分析

以泉州泉府大第商住楼基坑工程为实例,在充分研究深基坑工程概况、地层结构、支护形式及周边环境条件的基础上,基于复合土钉支护的工作原理,运用SLIDE软件对复合土钉支护深基坑进行稳定性分析,以GEO-Studio中的SIGMA/W模块进行变形特征的有限元分析,结果表明该基坑的稳定状态及变形与实际监测结果接近,该方法对基坑开挖支护过程中信息化指导施工具有实用价值.     

基于强度折减法的填方边坡稳定性分析

通过对宁芜改线深基坑工程放坡开挖段填方高边坡采用有限元强度折减法进行数值模拟分析,讨论了在监测中高边坡坡顶发生大的裂缝的原因,根据有限元模型的受力和变形机理进行了分析,以此为根据提出填方高边坡的加固方案.     

基于变形控制的逆作法超大深基坑的数值模拟

基于变形控制和环境安全的要求，对天津某项目超大深基坑进行了施工过程的数值模拟。考虑地下室施工采用楼板作为内支撑的楼板逆作工法以及基坑围护结构应力应变的复杂性，采用通用有限元程序ANSYS建立了三维空间模型进行计算。试算得到安全可靠的深基坑设计方案，并对方案控制工况施工状态基坑围护结构以及水平楼板的内力和变形进行了分析，同时还对楼面板作用进行了分析。     

黄土地区某深基坑变形数值模拟分析

为了研究黄土深基坑在开挖进程的地表变形和支护结构水平位移变化规律,对咸阳地区某深基坑变形进行了监测,并运用有限元软件plaxis进行了分析计算.现场实测结果与计算结果吻合较好.在此基础上,分析了采用锚拉排桩支护的黄土深基坑在逐步开挖过程中支护结构的水平变形及地表变形规律.结果表明:随基坑逐步开挖及锚杆逐层施加,支护桩桩身水平位移增长趋势由线性变为非线性,水平位移最大点逐渐下移,曲线渐变近似呈"弓形";地表土体水平位移、竖向位移及影响范围均随开挖深度的增大而增大,与竖向位移相比,水平位移值大,影响半径大,沿地表衰减速度慢.     

超深基坑开挖变形数值分析

采用大型有限元分析软件ABAQUS,对软土地区超深基坑的开挖变形性状进行三维非线性有限元分析,并将地连墙水平位移和立柱竖向位移的模拟结果与实际测量数据进行比较,得出了较为一致的规律,并分析了实测值和计算值的异同．     

深基坑支护结构数值模拟及变形分析

以合肥市某深基坑工程为背景,采用非线性有限元分析软件MIDAS/GTS建立了该基坑开挖的三维有限元模型。对基坑开挖的过程进行数值模拟,研究了"围护桩+内支撑"支护方案下,围护结构的变形规律。分析了影响维护结构变形和稳定性的因素,如土体抗剪强度,桩径和桩体嵌入深度。为该工程支护结构的优化设计以及变形控制提供了依据,对类似工程的设计和施工也具有参考价值。     

变截面交叉洞室围岩稳定性仿真分析

江坪河水电站放空洞和竖井地质条件复杂,岩层、断层交错,基于大型有限元分析软件ANSYS,采用弹塑性有限元法,对其开挖后的稳定性进行了非线性有限元数值仿真,并根据实际地质情况,模拟了系统锚杆的支护作用.采用Drucker-Prager准则,依据安全系数原理,对洞室不同部位,包括各个不同的岩层稳定性进行了分析,得出了隧洞开挖及支护过程中围岩的稳定性与主应力及其分布规律,并对支护前后洞室围岩的主应力量值和分布深度进行了对比,为洞室开挖的施工过程和开挖后的检测过程提供了重要参考资料.     

水布垭导流隧洞洞脸稳定性分析研究

水布垭水利枢纽工程导流隧洞的洞脸围岩 ,存在着高边坡稳定性问题 .根据水布垭工程导流隧洞洞脸的两种开挖方案 ,应用三维非线性弹粘塑性有限元分析方法 ,模拟了水布垭工程导流隧洞的洞脸开挖方式和运行方式 ,研究结果表明在隧洞洞脸的垂直开挖方式下 ,洞脸围岩具有整体的稳定性 ,还能减少岩石的开挖量     

断层破碎带隧道围岩稳定性分析

为研究断层破碎带隧道开挖过程中围岩稳定性以及拱顶沉降变化规律,对某断层破碎带隧道施工过程实施了监控,并采用回归分析的方法预测了该隧道两个断面的最终沉降.以该隧道为原型,基于有限元原理与岩体的弹塑性本构关系,采用ADINA软件,建立了有限元模型并进行了隧道开挖过程的模拟计算并预测了最终沉降.模拟计算结果表明:隧道开挖过程中最大垂直位移始终位于拱顶,上台阶左侧及上台阶右侧土体开挖后,拱顶下沉及周边收敛速率增大.现场监测结果与有限元模拟结果都证实了在断层破碎带围岩中采用预留核心土的隧道开挖方法能够有效控制拱顶沉降并预防塌方、冒顶等事故的发生等.研究成果可为隧道围岩稳定性研究提供理论依据,为隧道施工提供技术支持.     

隧道开挖对邻近桩基影响的两阶段分析方法

隧道开挖过程中必然引起周围土体的侧向移动,从而使邻近桩基产生水平变形和附加弯矩。目前有限元数值模拟法建模与计算过程较为繁琐,为了解决隧道开挖下桩土相互作用问题,基于Winkler地基模型,采用两阶段分析方法,建立了隧道开挖条件下被动桩受力分析模型,推导出桩土相互作用控制方程,并基于有限差分思想给出近似解的形式。最后结合工程实例表明,该近似解与现场监测数据较为吻合,能够有效地分析隧道开挖对邻近桩基的影响。     

基于弹塑性有限元的深挖路堑碎裂岩质边坡稳定性分析

西部地区地形地质条件复杂,对于岩体破碎、裂隙发育的边坡,前期地勘和试验工作获取到的信息非常有限,难以确定岩体力学参数统计特征.本文结合边坡施工开挖逐步揭示的工程地质信息,建立切合工程地质特征的三维弹塑性有限元模型,模拟边坡开挖过程对工程岩体岩石力学参数进行反分析,对比开挖过程测斜监测获得的位移变形,获得了接近实际情况的...     

深基坑降水工程程序设计及应用

研究了深基坑降水里茨有限元和迦辽金有限元计算程序的设计方法。分别应用里茨有限元法和迦辽金有限元法对一个深基坑深井降水工程实例进行了分析计算。比较分析结果可知,本文运用的里茨有限元法适用于深基坑降水计算,而运用迦辽金有限元法需对井点进行处理,才能用于实际计算。     

内错式下分层回采巷道围岩变形破坏机理研究

利用非线性有限元数值计算方法,模拟了上分层回采巷道开挖、上分层回采及下分层回采巷道开挖三个过程,经过分析得出了下分层煤体内应力分布曲线、内错式下分层回采巷道两帮煤体破坏过程及两帮位移分布特征;室内相似材料模拟试验结果显示了底板岩层竖直应力分布规律及采空区上覆岩层破坏形式。     

Simulation analysis of construction process of high rock slope＇ s stabilization

A self-developed elasto-plastic finite element program was used to analyze the construction sequence of high rock slope＇ s stabilization in a coal-coking plant, and the result was compared with that employing the ultimate equilibrium method. Based on the results of finite element analysis, the stress contour graphs and displacement vector graphs at different construction steps were obtained, and the behavior of the slope during stabilization construction process was analyzed quantitatively. Based on the analysis of safety factors of three different schemes of stabilization and two different construction schemes, the assessment of stability and bracing design of the construction process were performed. The results show that the original reinforcement design is improper; the stability of the rock slope is controlled by a developed structural plane, the stability factor after excavation is less than 1, and the free surface should be braced in time; for stability, the construction sequence should adopt that bracing follows excavation step by step up to down; the local slide occurred during the construction process agrees with the dangerous slide determined by the numerical analysis, which proves the validity and rationality of the adopted method.     

渗透性土质下戴河大桥基坑支护分析

基于渗透性土层在渗流作用下的水土分算法原理,对戴河大桥桥墩基坑支护进行了设计与计算,运用有限元分析软件求得支护结构的变形值、基坑周围土体的沉降值等.在现场基坑开挖、降水过程中,合理设置监测点对支护变形及地表沉降实施了跟踪监测,将计算所得的支护最大变形值与实测最大变形值相比较,两者吻合较好,支护的强度、刚度、稳定性、抗管涌等性能满足建筑基坑工程检测技术规范的要求.