复合土钉支护FLAC3D模拟与现场测试研究

结合北京国美商都基坑支护工程实践,应用FLAC3D对预应力锚杆复合土钉支护基坑建立模型,通过对模型开挖与支护过程的模拟监测,得到深基坑水平位移、竖直位移及土钉与预应力锚杆的内力、变形等模拟结果,与现场测试数据对比分析。研究结果表明:FLAC3D模型最大水平位移发生在基坑中下部,土钉受力呈枣核状分布,较好地反映出预应力锚杆复合土钉支护基坑的受力和变形特征,为深基坑复合土钉墙支护技术的设计和施工提供参考依据。     

复合土钉墙现场测试及数值模拟分析研究

整理分析了济南西部新城某地下车库基坑的复合土钉墙支护结构现场监测数据,采用有限元软件ABAQUS建立基坑支护结构单元三维模型,模拟了其开挖支护施工过程,动态分析基坑边坡坡顶地表水平位移、沉降变化规律,并与现场监测值进行对比,分析了微型桩与止水帷幕对复合土钉墙的影响。表明由土钉、止水帷幕、微型桩、预应力锚杆与土体相互作用的有限元力学模型能较好模拟复合土钉墙支护施工过程,结果可供同类复合土钉墙设计施工提供参考。     

数值分析在基坑复合土钉墙支护中的应用

数值分析方法在岩土工程界有着非常重要的地位,专门的岩土力学有限差分计算程序-FLAC更是有着广泛的应用.目前,复合土钉墙支护在基坑工程中采用已越来越广泛,但其现有理论和方法还不够成熟.本文阐述了该支护方法的主要特点及设计方法.运用FLAC建立基坑复合土钉墙支护模拟模型,该模型可以对预应力锚杆复合土钉墙支护结构进行开挖支护施工过程的二维动态模拟分析,通过数值分析,得到了基坑水平位移、竖直沉降、土钉与锚杆的轴力及位移、土体应力应变的分布曲线.结合实际工程所测得到的数据,将模拟数据与所测数据进行对比分析,说明了运用FLAC建立的二维数值模拟分析模型,能够反映复合土钉墙支护的基坑在开挖支护过程中的受力与变形特征.这也为基坑复合土钉墙支护技术的设计与施工提供指导,并对深入了解复合土钉墙支护作用的机理有较大的现实指导意义.     

深基坑土钉墙支护施工仿真分析

针对深基坑土钉墙支护，采用三维非线性有限元分析方法，模拟研究了深基坑的开挖与支护过程。计算中考虑了初应力和土体材料的非线性及钉土之间的相互作用。通过实例分析，给出了深基坑开挖与支护过程中土钉的轴力、钉土界面剪应力及基坑位移场等的情况，同时证明了选用经反分析得到的土体力学参数其结果更加准确。     

预应力锚索复合土钉支护内力及变形分析

预应力锚索复合土钉支护是复合土钉支护中常用而有效的一种方法,目前对该支护方法的作用机制进行系统分析的不多,对其进行现场测试研究的也较少.首先对预应力锚索复合土钉支护的作用机制进行分析,然后通过现场测试和有限元模拟,对预应力锚索复合土钉支护作用时土钉锚索的内力和基坑的位移进行研究,揭示了预应力锚索复合土钉支护的内力和变形特征.测试和模拟结果表明:(1) 实测值和有限元模拟结果较为吻合;(2) 在预应力锚索复合土钉支护作用下,被支护土体弹性模量和黏聚力等力学参数将得到较大提高;(3) 土钉的内力和变形具有开挖效应;(4) 采用预应力锚索可以分担更大的土压力,并可减缓土钉内力的增长速度;(5) 使用该方法时作用于面层的土压力并不显著;(6) 基坑水平位移呈上下小、中间大的鼓状分布,垂直位移的分布规律和使用传统方法的结论基本一致,但水平位移和垂直位移均得到较好的控制;(7) 预应力锚索复合土钉支护技术可以逐步增加支护结构的支护能力,较好地满足了基坑受不确定因素和施工过程因素的影响.研究结果可以为预应力锚索复合土钉支护方法的设计和施工提供科学的依据.     

高层建筑深基坑开挖复合土钉墙支护施工技术研究

文中将复合土钉墙支护施工技术应用于高层建筑深基坑开挖中,根据施工要求,预先进行土方开挖与边坡修整,确保施工的顺利进行和边坡的稳定,避免出现意外情况;对土钉墙进行施工,确定工艺流程,从而实现高层建筑深基坑开挖复合土钉墙支护施工;根据实际施工条件,对工程中选取的观测点进行沉降位移观测。结果表明,该工程施工质量较好,满足设计要求。     

深基坑复合土钉支护的三维有限元数值分析

复合土钉支护作为一种新型支护技术具有广阔的应用前景,但目前相关的研究远远落后于工程实践。本文运用有限元软件ABAQUS建立了超前钢管桩、土钉、预应力锚索三种支护结构不同组合的复合土钉支护和简单土钉支护的三维模型,对基坑的开挖支护过程进行了数值模拟。研究表明:复合支护下基坑开挖面最大水平位移发生在基坑下部;钢管桩对开挖面中上部水平位移限制作用明显;土钉轴力的分布成中间大、两端小的形式。本文的结果与前人的研究成果相符,可以为工程提供一定参考。     

桩墩扶壁复合土钉墙工作性状数值分析

针对软土地区采用桩墩扶壁复合土钉墙围护结构的基坑,按实际工况进行了开挖支护的三维非线性有限元模拟,其中土体采用修正剑桥弹塑性模型,计算结果与现场实测数据能较好地吻合,表明本文研究方法是可行的。现场实测数据与四种不同型式复合土钉墙围护结构基坑开挖的数值计算结果,均表明三维基坑开挖存在明显的“角部效应”;在复合土钉墙中设置灌注桩墩与锚杆对于减小灌注桩、搅拌桩、锚杆、土钉及周边土体变形及内力有是利的,且灌注桩墩的影响效应要超过锚杆,故在深基坑开挖中采用桩墩扶壁复合土钉墙支护结构是合理有效的。     

超深基坑复合土钉支护结构原位试验研究

通过对深圳假日广场超深基坑预应力锚索复合土钉支护结构进行全方位的原位测试试验,收集了关于土钉拉力、锚索应力、孔隙水压力、面层土压力的大量数据,旨在研究钉—锚—土三者的工作性状、相互作用机理,以及随基坑开挖、锚索张拉、降雨、卸载等外界环境变化对支护结构的响应规律。试验结果表明预应力锚索复合土钉支护结构具有开挖效应、时间效应、空间效应、降雨滞后效应;指出土钉拉力并非随基坑开挖深度递增,潜在滑移面并非通过基坑坡脚;揭示了预应力锚索的主要作用不在于分担或改善支护结构受力状态,而在于提高边坡抗滑移稳定性和减小边坡位移,并就设计和施工提出了一些合理建议和应注意的问题。     

土钉墙-桩锚-内撑复合支护体系监测与分析

对郑州市某深基坑工程的施工全过程进行现场监测,通过分析坡顶水平位移、冠梁水平位移和支护桩深层水平位移等监测数据,研究土钉墙-桩锚-内撑复合支护体系的变形规律;结合工程实例建立了有限元模型,将实测数据和数值分析结果进行对比,验证模型及参数适用性,进而总结了内支撑位置、锚索锁定值对支护结构变形的影响。结果表明:土钉墙-桩锚-内撑复合支护体系中坡顶水平位移主要由上部土钉墙控制;该体系支护桩深层水平位移曲线大体呈P形,最大位移出现在内支撑附近,产生于钢筋混凝土内支撑形成强度之前;随内支撑标高上移,桩身最大位移点向基坑底面方向移动,在复合支护体系中内支撑标高的确定应以基坑外被保护对象的位置为依据;桩身最大水平位移所在位置随锚索锁定值的增大而下移,且最大水平位移值减小;当场地的工程地质条件较好时,可以通过适度增大锚索锁定值来控制支护结构水平位移。     

土钉墙支护在软土深基坑中的应用研究

结合深基坑支护实例,进行了排桩、内支撑、土钉墙、地下连续墙等多种支护方案的技术、经济比较,阐述了软土深基抗土钉墙支护结构的设计方法。根据局部基坑变形过大现象,结合深基坑结构的空间效应特点采取临时支撑应急措施,确保了软土深基坑支护工程的顺利实施。     

某深基坑土钉墙支护位移控制的设计与观测

针对一开挖深度为12.6m深基坑土钉墙锚喷支护过程中的位移问题,本文在按稳定控制进行设计的基础上,采用FLAC3D三维快速拉格朗日差分程序,基于莫尔-库伦破坏准则和理想弹塑性模型,对基坑外土体的下沉和墙后土体的水平位移采用数值计算方法进行了变形控制设计,并对基坑开挖边坡水平位移和沉降量进行了现场观测。结果表明,现场水平位移和沉降量监测值与设计值较为接近。本文进行的土钉墙位移控制设计方法可为相关的深基坑支护工程提供参考。     

基坑工程直立开挖支护的FLAC3D数值模拟分析

采用FLAC3D有限差分软件对10m深均质土基坑进行直立开挖,在未支护、土钉支护和搅拌桩复合土钉支护3种工况下,对位移及土钉内力进行对比分析,得出在均质土直立开挖基坑时可优先考虑搅拌桩复合土钉支护形式,以获得合理支护效果。     

复合土钉支护变形数值模拟研究

以某基坑工程为例,应用三维连续介质快速拉格朗日分析法,建立了复合土钉支护的深基坑开挖三维数值模型,对复合土钉支护体系的变形、内力等特性进行了分析,揭示了复合土钉支护的变形和内力特征。     

粉质黏土深基坑土钉墙支护作用机理模型试验研究

以相似理论为基础,确定模型试验的相似比,然后按照相似比的要求选定相似材料,建立试验所需的土钉墙物理模型。设计合理的测试系统、加载系统模拟基坑开挖、土钉墙支护及降雨过程。测试整个试验过程中的土钉墙的墙顶水平位移、土钉内力、土压力等。试验结果表明,基坑开挖引起土体应力重新分布是影响土钉墙墙顶水平位移变化的主要因素,且每步开挖均都会引起墙顶水平位移呈台阶式增大,在土钉墙的施工阶段墙顶最终水平位移达基坑开挖深度的2.3‰;在墙顶的均布荷载不是很大的情况下,墙顶水平位移会随荷载的增大近似呈线性增大,且降雨是引起粉质黏土基坑位移的重要因素;基坑开挖过程中,墙侧土压力呈现先增大后减小再逐渐增加的变化规律;随基坑开挖深度增加,土钉受力逐渐由尾部向内部发展。     

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。     

基坑开挖对邻近建筑物的影响分析

结合具体工程实测,对土钉墙支护的深基坑变形性态进行了分析,并得出以下主要结论:坑外土体深层水平位移曲线呈悬臂型分布,最大水平位移发生在地表处,在基坑开挖深度附近,其土体的水平位移逐渐趋于零;坑外建筑物沉降在0.5倍开挖深度范围内的建筑物沉降值最为显著,而在(1.0~2.0)倍开挖深度范围内的建筑物沉降值则明显较小。     

复合土钉墙在某人防深基坑工程中的应用

以某人防深基坑工程为例,通过对基坑支护设计与施工的探讨,选择了深层水泥土搅拌桩+土钉墙复合支护方案,并对施工组织设计作了阐述,指出复合土钉墙在开挖深度不大、相邻建筑对沉降与位移要求低的基坑支护中,既可保证施工安全,又可降低施工成本。     

基于MINDLIN解的土钉墙变形计算方法

 土钉墙变形是影响其安全的关键指标,已有的研究没有给出其变形的合理理论计算方法。提出基于MINDLIN解的土钉墙变形理论计算方法,该方法通过虚拟开挖应力模拟土钉墙开挖状态,基于实测资料假定钉土剪力在潜在滑动面两侧沿土钉方向呈双三角形分布,利用MIDLIN应变解计算虚拟应力和钉土剪力在钉尾和潜在滑动面位置产生的侧向变形,根据钉土剪力在潜在滑动面位置等于0的特点得到钉土相对位移在潜在滑动面位置为0的结论,并利用该结论及土钉力学平衡条件得到钉土剪力计算模型的2个相关参数,最后通过钉尾变形和土钉自身拉伸变形的叠加得到土钉墙任意位置的侧向变形。通过与法国CEBTP大型试验1#墙实测数据的对比分析,初步验证该计算方法的合理性和可行性。     

复合支护下深基坑的变形破坏和支护结构

以某深基坑工程为研究对象,利用岩土数值分析FLAC 3D软件,建立三维数值分析模型,模拟开挖和支护实际工况,分析了双排微型桩复合土钉支护下基坑开挖过程中的变形破坏和支护结构受力演化特征。结果表明:坑壁水平位移总体上呈现基坑顶部小、基坑中下部大的形式,位移等值线呈鼓肚状;基坑基底隆起量较大,随着距基坑壁距离的减小而减小;基坑边坡竖向沉降较小,最大沉降量出现在支护结构之后;土钉轴力分布呈中间大、两端小的形式,离基坑底部越近,土钉的最大轴力点越靠近基坑开挖面,且随着开挖深度增加,土钉轴力初始增长迅速而后发展较为缓慢;前排微型桩弯矩大于后排,微型桩最大弯矩随着开挖深度的增加不断增大且不断下移,开挖完成后弯矩最大值位于基坑底部以下2 m深度处;基坑开挖及支护过程中监测点的位移时程曲线和塑性区分布区域说明基坑整体稳定性较好,但在坡顶后缘出现拉张塑性区,基坑壁浅表层和基坑底角部位出现剪切破坏区,在施工中应对其采取针对性措施进行保护;该研究成果对深基坑开挖过程中动态演化过程认识和变形破坏防治具有一定参考意义。