基坑工程的时空效应与土方开挖

软粘土的流变特性使得基坑土方开挖具有明显的时空效应规律,主要体现在：基坑周围地层位移随时间而变化;围护结构变形及内力随时间而变化;基坑土体开挖的空间作用。应用时空效应原理进行土方开挖,可以科学地利用土体自身的控制地层位移的能力,有助于解决基坑特别是软土地区基坑的稳定和变形问题。     

基坑支护体系主动区土压力试验研究

通过现场试验,围绕基坑工程时空效应理念,研究分析了在深基坑开挖过程中桩锚支护体系的受力特性,得出了主动区土压力随开挖工况而变化的分布规律.     

上海地铁杨浦线黄兴路站深基坑施工

针对上海地铁黄兴路车站所在地区土体流变及环保要求高等特点,在其深基坑施工中运用时空效应原理,达到了环保、安全、经济的目的。本文主要介绍基坑支撑设计、考虑时空效应的基坑支护开挖设计思想及其技术细节。     

深基坑桩锚支护体系水平位移试验研究

通过现场试验,围绕基坑工程时空效应理念,分析了在深基坑开挖过程中桩锚支护体系的受力特性,得出了支护桩与桩侧土体的水平位移随开挖工况而变化的分布规律.     

“时空效应”原理在上海地铁黄兴路站深基坑施工中的应用

地铁M8线黄兴路车站深基坑“明挖法”开挖施工中运用“时空效应”理论,保证了深基坑施工安全,最终获得较好的环保效果。本文主要介绍基坑设计、按照“时空效应”原理确定的基坑开挖参数及保证措施和技术细节,以及适合推广借鉴的工艺设计。     

水泥粉煤灰稳定碎石中粉煤灰效应的解耦分析

通过对水泥粉煤灰稳定碎石中粉煤灰的填充与活性效应的解耦分析,探讨了这两种效应随材料组成与养生龄期变化的规律,并揭示出填充效应与活性效应在时空上的相互转换规律.结果表明:结合料填充系数显著影响粉煤灰的填充效应,当结合料填充系数为1.0时,粉煤灰的填充效应表现得最为明显;粉煤灰的活性效应随着粉煤灰掺量的提高先增加后降低;随养生龄期的增长,粉煤灰的填充效应变化不大,而活性效应则逐渐显现.可采用180 d作为水泥粉煤灰稳定碎石的设计龄期,在保证粉煤灰不超过最佳掺量的情况下,结合料填充系数宜取1.0.     

桩–土承载性能剪切流变分析新理论

 充分考虑岩土力学性质的时间相关性,研究土的流变特性及桩–土的空间效应问题及复杂地质条件下桩–土和土–土相互作用的时间效应和空间效应对承载性能的影响机制。将土的流变学理论应用于桩基础工程中,建立一套完善、实用的桩–土体系时空效应模型,并对多种桩型、桩径及不同受力特点单桩的桩–土相互作用机制随时间的变化效应进行分析研究。提出一套桩–土承载性能时空效应剪切流变分析的新理论,并推导出单桩承载性能时空效应理论的闭合解析解和半解析解。结合试验研究进行验证。该理论可用于指导桩基础设计时预估承载力的变化趋势,有效地控制基础沉降;同时用于桩基础施工质量的验收,计算基础的荷载–沉降关系,弥补目前桩基础检测技术的不足。     

桩锚式支护结构的变形特性研究

通过对西安某商住楼深基坑桩锚式支护结构水平位移的计算与监测,研究分析了在深基坑开挖过程中桩锚支护体系的变形特性,得出支护桩的水平位移随开挖工况而变化的分布规律,认为在基坑工程常规设计中应考虑时空效应的影响.     

文献选摘

土工基础　　1999年第3期题目　考虑施工因素的弹性杆系有限元修正计算方法作者　赵永伦(同济大学地下建筑系　上海　200092)摘要　根据大量现场资料的反分析,对常用弹性杆系有限元法中的两个重要参数———主动区土压力与被动区土体水平抗力系数进行了修正,可以方便地考虑施工因素(开挖时间与开挖空间)对支护结构内力与变形的影响,计算结果可靠。题目　深基坑开挖坑周土体变形时空效应初探作者　吴兴龙(武汉水利电力大学　武汉　430072)摘要　在基坑设计工作中,应充分考虑时空效应,做到“随挖随支”,约束其变形的产生,以减小土体强度的衰减…     

大跨扁平连拱隧道施工时空效应试验

大跨扁平连拱隧道设计上具有开挖跨度大和断面扁平的特点,而在施工中,由于其施工工序较多,围岩将受到多次扰动,衬砌结构也将受开挖的多次影响。因此,其受力和变形极为复杂,施工过程中开挖时空效应与四车道连拱隧道或分离式隧道存在较大的差异。利用“公路隧道结构与围岩综合实验系统（CTSSSRH）”,对大跨扁平连拱隧道的施工动态全过程进行了三维物理模拟,分析了围岩位移、应力随开挖步的变化规律,提出了大跨扁平连拱隧道施工时空效应。     

深基坑土钉支护的数值模拟分析

根据土钉支护的特点,建立三维有限元计算模型模拟基坑开挖与支护的施工过程.结果表明,基坑开挖应采用竖直方向分层、水平方向分段进行的方法,在深度较大的地方分段的长度应适当减小,超挖对基坑边壁的竖直方向变形影响很大,且使边壁的水平方向变形量增大,应当尽量避免超挖出现.     

考虑时空效应的等效土体水平抗力系数的取值研究

基坑工程设计中土体的水平抗力系数与开挖时间、空间、地质条件和加固条件、开挖土体所处的深度、护坡土体的宽度等密切相关,是基坑开挖时间、空间、地层土性条件、加固条件、环境条件等的函数.为便于工程应用,本文通过现场试验实测资料的整理,并结合程序反分析和理论研究,提出了一种等效水平抗力系数Kh来综合反映土体抵抗变形的能力,并建立了被动抗力K的实用计算方法.     

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。     

深基坑中冻土墙与内衬相互作用的数值模拟研究

针对应用冻结工法维护大型深基坑工程中冻土墙与内衬相互作用规律的研究难题，利用有限元数值模拟技术。分别建立弹塑性和蠕变模型来模拟基坑开挖卸载瞬时以及段高暴露后的冻土墙和内衬结构相互作用的规律。不考虑冻土蠕变特性的弹塑性模型的计算表明，开挖卸载后应力释放是冻土墙瞬时变形的主要因素。此时冻土墙位移分布同开挖段高关系不是十分明显。二者相互作用主要表现为内衬结构对冻土墙变形的约束作用；而开挖段高暴露后冻土蠕变是产生冻土墙后续变形的重要原因，此时冻土墙的位移和受力同开挖段高、暴露时间等施工工艺密切相关。在实际工程中，必须考虑冻土蠕变特性，优化施工工艺，实行小段高快速掘进，以控制蠕变位移的增长，减小冻土墙和内衬结构的受力。     

软弱地层中复合土钉技术的应用分析

通过对两个软弱地层中复合土钉支护的基坑工程施工技术的总结及其变形测试数据的分析 ,说明在软弱地层的浅基坑工程中应用复合土钉支护技术是可行的 ,但须认真治水及控制基坑变形。     

天津某深基坑工程施工监测及数值模拟分析

介绍了天津铜锣湾广场深基坑工程开挖实例。通过对深基坑开挖过程中的支护结构内力、坑周土体水平位移等的现场监测和数值模拟分析,讨论了基坑开挖过程中支护结构受力的特点及其对周围环境的影响,得到基坑周边土体水平位移的变化规律,为考虑施工因素的深基坑开挖及支护结构设计提供了依据。分析表明:土方开挖对基坑周围土体的影响范围约为两倍的开挖深度;开挖过程中土体及围护桩最大位移位置基本上都处于基坑开挖面附近;在基坑施工过程中,应该尽量减小无支撑暴露的时间,加快底板浇注,防止因土体流变而产生过大的位移;对于环梁支撑体系,如果支撑布置不规则,会造成受力不均,容易产生较大的弯矩值,会对环梁支护结构产生不利影响。     

堆土加卸载与基坑开挖叠加对既有隧道变形的影响研究

针对堆土加卸载与基坑开挖叠加效应导致既有地铁隧道变形较大的问题,建立考虑加卸载叠加效应影响的三维空间分析模型,研究不同堆土加卸载叠加基坑开挖卸载模式对邻近地铁隧道变形规律的影响,探讨隧道在堆土加载、移土卸载再叠加基坑开挖下的变形规律。结果表明:正上方堆土加卸载对隧道的竖向位移影响较大,是侧向堆土加卸载的3倍～5倍; 在经历堆土加卸载后,隧道会残留不可忽视的变形,其残留竖向位移约为加载后位移的62%; 堆土加卸载叠加侧方基坑开挖时,隧道变形受基坑开挖深度的影响较大,大于隧道埋深的开挖阶段会加剧隧道变形; 4种叠加模式中,正上方堆土加卸载-侧方基坑开挖卸载隧道最终竖向位移最大,约17 mm,侧方堆土加卸载-异侧基坑开挖卸载隧道最终水平位移最大,约8 mm,邻近隧道施工时应充分考虑叠加效应的影响,尽量避免这两种情况。     

基坑底部土体裙边加固模型试验与数值模拟研究

为研究基坑底部土体裙边加固对基坑变形和内力的影响,分别对未进行坑底加固和采用坑底裙边加固2种工况进行模型试验。在填土过程中预先浇筑加固土体,实现坑底土体加固。在基坑开挖过程中对地表沉降、冠梁侧向位移、桩身弯矩以及桩后土压力进行监测。用有限元软件Abaqus对模型试验进行拓展,将基坑变形的计算结果进行极差分析。研究表明,对坑底土体采用裙边加固,可以有效地减小支护结构的侧向位移;坑顶地表沉降虽有减小,但效果不明显;桩身弯矩略小于未进行坑底加固的工况;土体开挖,桩随着坑底下某一点发生转动,造成桩上半部分土压力减小,桩底处土压力增大;裙边加固尺寸中深度相较于宽度对基坑的变形影响更大;土体加固深度与宽度超过一定范围,控制基坑变形的效果有所提高但不明显,加固深度宜取0.3～0.4倍的开挖深度,宽度宜取0.35～0.45倍的开挖深度。     

渗透各向异性对基坑工程性状的影响研究

天然沉积的土体在结构构造上呈现出各向异性特征,因而在渗透上也呈现出各向异性特征。基于比奥固结理论,开发出了考虑渗流与土骨架变形耦合的三维基坑有限元程序,分别分析竖向渗透系数不变时和水平向渗透系数不变时渗透各向异性对基坑变形的影响。研究表明,无论是水平向渗透系数不变还是竖向渗透系数不变时,随着渗透各向异性系数的增大,支护结构的水平位移都增大,坑外较远距离处的地表沉降都减小;但对于坑底隆起变形,则是当水平向或者竖向渗透系数不变时,另一个方向的渗透系数越大,坑底的隆起变形量越大。因此,在进行基坑工程建设时,应考虑渗透各向异性的影响。     

软质岩体中浅埋隧道开挖支护的数值模拟

根据实际工程 ,选择典型断面 ,应用FLAC有限差分程序对隧道建立二维平面模型 ,对隧道的分步开挖进行了数值计算。结果表明 ,浅埋隧道应早支护、短开挖 ,减小初期变形 ,着重加强拱顶沉降及底臌现象的处理