注浆微型桩复合土钉在深基坑支护中的应用与数值模拟

为研究钢管桩、树根桩两种注浆微型桩复合土钉在深基坑中的支护效果以及开挖过程中基坑的变形情况,以应用两种注浆微型桩复合土钉的深基坑支护工程为例,借助ABAQUS有限元建立数值分析模型,对微型桩复合土钉施工开挖过程进行模拟,将模拟值与实测数据进行对比分析.研究表明:基坑的变形参数均在预警值范围内,微型桩复合土钉支护效果良好;随着开挖深度的增加,顶部水平位移出现先增大再减小,竖向位移不断增加,二者开挖完成后趋于稳定;开挖中基坑边不同深度的水平位移出现先增大后减小,再增大再减小的趋势,最大水平位移出现在深约6 m处微型钢管桩的顶部,在基坑施工中应重点关注;基坑不同深度部位的竖向位移会逐渐增大,并在坑底土体出现约19 mm的隆起.     

既有单桩在邻近基坑开挖下的水平向响应简化分析

为了探究既有单桩在邻近基坑开挖作用下的水平向响应规律,提出基于虚拟镜像技术的基坑开挖引起邻近单桩水平向响应解析解. 发挥基坑围护结构变形易于实测的优势,借鉴虚拟镜像技术,考虑土体位移的实际情况,修正土体的等量径向移动模式,推导出土体非等量径向移动模式下基坑开挖引起的坑外土体水平位移场. 基于Pasternak双参数地基,引入修正地基反力模量以考虑埋深效应,利用两阶段法,将土体水平自由位移场视为外荷载施加于邻近单桩,建立在邻近基坑开挖扰动下既有单桩的水平向位移控制方程. 与三维有限元数值模型、既有理论解及已发表案例的工程实测数据的对比,验证该方法的正确性及适用性. 参数分析表明：提高地基反力系数和单桩抗弯刚度有助于减小单桩最大水平位移;当桩与基坑间距较远时,单桩最大水平位移几乎不再受自身抗弯刚度的影响.     

某停车场深基坑支护方式的FLAC3D模拟分析

目的为解决某停车场基坑不同支护方式的选择问题,对该基坑开挖状态的稳定性进行研究,为基坑工程设计与计算提供参考依据.方法运用岩土工程软件FLAC3D模拟某基坑在桩锚支护下以及疏排桩锚-土钉墙联合支护下的开挖状态,分析数值模拟所得的应力与位移等值线图.结果在桩锚支护下基坑土体最大水平位移约为15.5 mm,而在桩锚-土钉墙联合支护下,其最大水平位移增大到约21.4 mm.基坑的位移引起周围土体不同程度的沉降.结论该基坑土体位移的最大值出现在基坑边坡顶缘.桩锚支护与桩锚-土钉墙联合支护都能够有效地抵抗基坑土体位移,但桩锚支护的效果更好.     

基坑水泥搅拌桩桩身水平位移影响因素的 颗粒流数值模拟

采用基于散体介质理论建立的颗粒流细观力学方法, 对基坑开挖过程中水泥搅拌桩支护的桩 身水平位移特征及影响因素进行了计算分析.分析中主要考虑了5 个影响因素:桩身埋置深度, 桩 径尺寸, 土体内摩擦系数, 颗粒刚度参数及施工进度.数值模拟结果表明, 当桩身埋置深度较小时, 增加桩身埋置深度可以明显减小基坑侧壁的水平位移变形量, 但是, 当桩身埋置深度超出基坑开挖 深度后, 对桩身水平位移的限制作用就不大了.桩径尺寸对基坑水泥搅拌桩桩身水平位移影响较为 显著, 能有效控制桩身水平位移大小.土体内摩擦系数的增大对桩身水平位移影响具有一定的影 响, 但其并不是起控制作用.颗粒刚度的变化体现了不同的土层性状的差异, 其对桩身水平位移变 化也比较明显.基坑开挖中分层施工进度的快慢对桩身最大水平位移影响也较大, 随着基坑暴露时 间的加长, 桩身水平位移逐渐加大, 反映了基坑开挖过程中水泥搅拌桩桩身水平位移具有时效性.     

复合地基与临近基坑支护结构之间距离影响规律

基于复合地基与支护结构紧邻情况的离心试验,使用PLAXIS软件,建立复合地基与支护结构之间有一定距离的基坑工程数值模型,研究土条宽度对复合地基与支护结构内力位移的影响规律。结果表明:距离规律可分三个区间:当土条宽度从0增加至6 m, CFG桩轴力与桩土应力比增大,遮拦效应明显,宜建立考虑侧向刚度和遮拦效应的侧压力计算方法主动控制位移;当土条宽度从6 m增加至至18 m, CFG桩轴力、桩土应力比稳定减少,可沿用现有设计算法;土条宽度增加至18 m及以上,新建基坑对既有复合地基不再产生影响。研究结果明确了不同土条宽度下基坑设计方向,以及同类基坑工程中安全防护重点,为进一步建立此类基坑的设计理论奠定了基础。     

复合地基与临近基坑支护结构之间距离影响规律

基于复合地基与支护结构紧邻情况的离心试验,使用PLAXIS软件,建立复合地基与支护结构之间有一定距离的基坑工程数值模型,研究土条宽度对复合地基与支护结构内力位移的影响规律。结果表明:距离规律可分三个区间:当土条宽度从0增加至6 m, CFG桩轴力与桩土应力比增大,遮拦效应明显,宜建立考虑侧向刚度和遮拦效应的侧压力计算方法主动控制位移;当土条宽度从6 m增加至至18 m, CFG桩轴力、桩土应力比稳定减少,可沿用现有设计算法;土条宽度增加至18 m及以上,新建基坑对既有复合地基不再产生影响。研究结果明确了不同土条宽度下基坑设计方向,以及同类基坑工程中安全防护重点,为进一步建立此类基坑的设计理论奠定了基础。     

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。     

基坑底部土体满堂加固模型试验与数值模拟研究

为探究基坑底部土体满堂加固对基坑变形和内力的影响,采用室内模型试验方法,研究了基坑底部土体满堂加固对基坑周围地表沉降、冠梁侧向位移、桩身弯矩以及桩后土压力变化的影响。运用ABAQUS有限元软件对模型试验进行数值模拟,将试验数据与数值计算结果进行对比,并分析了加固土体的水泥掺入比和加固深度对基坑变形的影响。结果表明：满堂加固对降低基坑底部隆起效果最为明显,对降低支护结构侧向位移较为明显,对减小地表沉降不明显;通过极差分析法得出,增加加固土体的弹性模量较增加加固深度对抑制支护桩侧向位移及坑底隆起更为有效;当水泥掺入比超过一定范围后,加固效果没有显著提升,建议在含水率为20%左右的软弱土层地区,水泥掺入比一般为5%~20%;土体的加固深度超过一定范围后,控制基坑变形的效果有所提高,但不明显,建议土体加固深度取0.4~0.45倍基坑深度。     

基于FLAC3D的复合土钉支护数值模拟分析

采用FLAC3D有限差分软件,对预应力锚索复合土钉支护结构的开挖支护施工过程进行动态模拟,分析了基坑开挖过程中土体的变形特性,发现土体的水平位移随着开挖深度的增大而增大,但由于锚索的加入,对土体向坑内的倾斜有一定的限制作用.得出基坑水平位移变化曲线基本呈“鼓肚”形状,且土体最大水平位移模拟值和实测值相差0.75 mm,...     

深基坑双排桩支护体系承载机理研究

目的研究分析不同开挖阶段双排桩支护体系位移、应力、应变变化规律,为基坑支护设计的优化、施工提供了有效的理论依据．方法通过MidasGTS有限元数值分析法,对不同开挖阶段,双排桩支护结构位移、受力情况进行分析,得到在不同的开挖阶段双排桩支护体系的位移、受力特征．结果基坑开挖后双排桩支护结构桩顶水平位移最大,随着双排桩支护结构深度的增加,位移逐渐减小,第一、二次开挖后前排桩最大位移值为1．058mm、42．5mm,第一、二次开挖后后排桩最大位移值1．062mm、42．5mm,前排桩比后排桩值偏大;基坑开挖后,基底处剪切应力最大,双排桩支护结构桩顶、基底处弯矩值较大．结论基坑开挖后,双排桩支护结构桩顶水平位移最大,随着双排桩支护结构的深度的增加,位移逐渐减小,且前排桩位移值比后排桩位移值偏大;随着基坑开挖深度的加深,桩底处弯矩逐渐减小,最大弯矩处逐渐上移,桩顶位置值显著增大,前后排桩弯矩值变化是一致．     

基于FLAC3D的复合土钉支护数值模拟分析

采用FLAC3D有限差分软件,对预应力锚索复合土钉支护结构的开挖支护施工过程进行动态模拟,分析了基坑开挖过程中土体的变形特性,发现土体的水平位移随着开挖深度的增大而增大,但由于锚索的加入,对土体向坑内的倾斜有一定的限制作用。得出基坑水平位移变化曲线基本呈＂鼓肚＂形状,且土体最大水平位移模拟值和实测值相差0.75 mm,模拟值与实测值非常接近。     

桩锚复合支护结构对临近铁路侧基坑开挖的影响

以临近铁路基坑为研究对象,运用有限元软件Abaqus建立临近铁路侧桩锚复合支护结构模型,模拟分析铁路两侧沉降、桩顶水平位移、桩顶沉降,并与监测结果进行对比,研究桩锚复合支护结构对基坑开挖过程的影响。结果表明:随着基坑开挖的进行,铁路两侧沉降逐渐增大,中期发展较快、后期趋于稳定;监测和模拟结果均显示阳角部位桩顶水平位移最小,表明阳角L型桩体布置能有效限制桩体水平位移,降低失稳风险;基坑开挖过程中,适当增加中部锚索的锁定值可提高支护效应,降低风险;数值模拟和现场监测结果吻合较好,数值模拟可用于指导施工工况。     

土钉墙+水泥土桩墙联合支护结构的力学特性分析

为充分发挥水泥土桩墙的高强度特性,提出了一种土钉墙+水泥土桩墙的基坑联合支护结构,并介绍了其设计理念。基于有限元数值模型,结合南昌地区典型地质条件,系统地研究了联合支护结构对渗流场、土体水平位移、土钉轴力、水泥土桩墙桩身应力、基坑破坏模式的影响,以及坑底加固、水泥土桩墙距离对基坑支护性能的影响,并与传统土钉墙和复合土钉墙支护结构进行了对比分析。结果表明：在保证墙体安全的条件下,联合支护结构的受力机制更合理,开挖面处土体水平位移、桩身轴向及切向应力均小于传统的土钉墙和复合土钉墙;基坑破坏模式表现为重力式挡土墙破坏模式,对坑底进行加固处理可进一步显著改善其支护性能。     

考虑深基坑支护结构变形的邻近管线变形解析方法

深基坑开挖对邻近地下管线水平变形影响显著.首先,考虑柔性支护结构侧向位移对基坑侧壁卸载松弛应力分布的影响,对既有侧壁卸载力学计算模型进行改进,并利用Mindlin解计算出基坑开挖卸载引起的邻近管线水平附加应力.在此基础上,基于Pasternak地基模型建立了管线水平变形方程,分析了侧向卸载应力路径对Pasternak模型参数取值的影响,得到管线水平变形解析解,并将计算结果与实际工程监测数据进行对比.最后,对基坑与管线之间距离、管线埋深、土体侧向卸载模量3个参数对管线水平变形的影响进行详细分析.结果表明：计算结果与监测数据相吻合.管线水平变形曲线距基坑边缘2H附近存在拐点,水平变形迅速减小.当管线纵向超出基坑开挖范围2H时,几乎不产生水平变形.基坑坑角附近管线水平变形为最大水平变形的0.5～0.6倍.基坑与管线之间的距离对管线最大水平变形值有显著影响,管线最大水平变形值随着距离的增大呈现“先急后缓”的非线性减小.在距围护结构的距离与基坑深度比值为0.5～1的范围内,随着管线的埋深和土体侧向卸载模量增大,管线最大水平变形逐渐减小.     

湿陷性黄土中基坑支护的数值模拟分析

以河南省洛阳市某湿陷性黄土基坑工程为例,结合其所在区域的地质条件、周边环境等,采用了桩锚支护的基坑支护方案。针对该支护方案,应用有限差分程序FLAC3D建模分析了不同工况下支护结构和坑周土体的变形规律,得出了坑周土体的位移随着距坑距离的增大逐渐减小;支护桩的水平位移随着开挖深度的增加,桩顶处位移不断增大,而桩底部的位移越来越小;坑周地表沉降和水平位移及支护结构变形均满足设计要求。同时,研究了湿陷性黄土对桩土位移的影响,结果表明,该支护方案较为合理,桩锚支护结构对深基坑的变形起到了很好的控制作用。研究结果可为黄土地区湿陷性条件下的基坑支护技术及理论研究提供参考。     

地铁深基坑开挖对邻近桥桩的影响分析

以沈阳市地铁10号线北大营街站深基坑施工为工程背景,采用数值模拟软件MIDAS GTS NX,建立考虑基坑支护结构、周围土体和高架桥相互作用的三维整体计算模型,把数值模拟值与实际监测数据进行对比分析,验证模型的适用性;研究基坑开挖对桥桩基变形的影响,给出优化方案;建立模拟+预测的信息化施工方案,指导工程实际施工.结果表明:桩基入土深度为1.5倍基坑深度为最优桩基入土深度,此时桩基水平位移均位于控制值的1/2范围内;桥墩距基坑最低标准安全距离为基坑深度的1/2.     

二元结构岩土基坑“吊脚桩”支护设计数值分析

在山地丘陵地区,上层是土体、下层是岩体的岩土二元结构基坑非常普遍。针对此类基坑支护中常用到的“吊脚桩”的设计和施工特点进行有限元数值模拟与分析,研究了其设计方法及其安全稳定性、桩体嵌岩深度、桩脚处锚杆轴力和预留岩肩宽度等各种影响因素。分析结果表明：此类基坑设计对上层土体按传统设计计算方法进行设计施工时能够保证上层土体开挖基坑的稳定性;增加嵌岩深度或增大桩脚处锚杆预应力都能有效地控制下层岩体开挖时基坑的稳定和变形,锚杆预应力为主要控制因素,施工中要注意对其轴力进行监测;预留岩肩宽度越大,支护桩位移越小,当该宽度大于某定值时,其变化对位移和弯矩的影响作用将不再明显。     

顶部带撑条形基坑排桩围护结构变形

目的 推导顶部带撑条形基坑排桩围护体系的桩顶位移表达式.方法 以条形基坑常用的带顶部支撑排桩支护体系为研究对象,考虑实际施工过程以及冠梁的影响,基于最小势能原理推导了支护桩变形的简化公式,并对影响变形的支护参数进行分析.结果 桩顶最大位移δmax随着悬臂开挖深度增加线性增加,且在相同开挖深度下,悬臂开挖深度所引起的桩顶位移要明显大于撑后开挖深度所引起的桩顶位移;桩顶位移随地基土水平抗力系数m值增大而迅速减小;桩顶位移随地面荷载q线性增长,但增速缓慢.结论 悬臂开挖对桩顶位移影响较大,尽快加撑有利于控制基坑变形;地基土水平抗力系数m对桩顶位移影响较大;桩顶位移随地面荷载q增长而线性缓慢增大.     

深基坑桩墩扶壁式复合土钉墙支护数值模拟分析研究

为推广工程应用及建立合理的设计理论,需要对桩墩护壁式复合土钉墙的受力机理、变形特征及相关的影响因素进行深入研究。故此,运用三维有限元数值模拟方法,对于不同的桩墩植入深度,模拟分析了复合支护结构的受力、变形特征及其变化规律。通过模拟分析可知,桩墩植入深度应选取在1.0～1.2倍的基坑开挖深度,其变化对基坑的沉降及隆起影响不大。     

既有铁路线对邻近基坑开挖的影响

随着我国城际高速铁路的迅速发展,在工程施工中,必然会遇到临近既有铁路线与基坑开挖的相互影响.以南港铁路既有铁路线与基坑开挖为背景,运用大型有限元软件ANSYS,建立分析模型,对既有铁路与临近基坑开挖的相互影响进行研究,模拟既有铁路线与基坑不同距离、基坑单排桩水平位移的大小,结果表明:当基坑与既有铁路线的距离在4.2倍基坑深度范围之内时,需要考虑两者之间的互相影响.