考虑局部荷载的基坑抗隆起稳定性三维分析

针对目前基坑抗隆起稳定性计算方法不能考虑三维空间下局部地面荷载作用的问题,在圆弧滑动法的基础上,结合Boussinesq解,建立了可以考虑地面局部荷载的基坑三维抗隆起稳定性系数计算方法,并结合工程算例,分析了地面局部荷载不同作用位置及范围下基坑三维抗隆起稳定性系数的变化。结果表明:基坑长度小于60 m时,三维抗隆起稳定性系数明显大于二维计算结果,计算结果最大可相差60%以上;荷载作用位置及作用范围变化时,基坑三维抗隆起稳定系数变化复杂,且在滑裂体边界附近的荷载变化会导致基坑三维抗隆起稳定系数发生较明显的变化;距离基坑较远的地面荷载对基坑抗隆起稳定系数影响较小,计算时可适当简化。     

有限元法和极限平衡法结合的某边坡稳定性分析

有限元法可以有效的模拟出边坡的应力及位移分布,极限平衡法可以得出相对准确的边坡最小安全系数,通过将两种方法有效的结合,可以在边坡稳定性评价中得出更为可靠的结论。以唐山某白云石矿露天采场为研究对象,通过有限元法以及极限平衡法模拟了该采场边坡在正常工况、洪水(降雨)工况以及地震工况下的稳定性。结果表明:在正常工况下,岩质边坡各个计算断面抗滑安全系数均大于规范要求的抗滑安全系数,表明该边坡在正常工况下可以安全运行;在洪水(降雨)工况以及地震工况下,岩质边坡各个计算断面抗滑安全系数均大于规范要求的抗滑安全系数,但边坡B—B′断面在这两种工况下抗滑安全系数偏小,表明该岩质边坡B—B′断面在洪水(降雨)作用以及地震作用下安全储备不高;综合分析3种工况下的边坡稳定性,建议对该边坡B—B′断面所在位置采取相应的加固措施,以确保该露天采场的安全运行。     

基坑抗隆起稳定性计算方法的改进

在基坑抗隆起稳定性分析时,通常采用Prandtl和Terzaghi两种抗隆起安全系数计算法,而这两种传统方法假定极限土体双侧滑移与基坑滑移的实际情况不符,计算方法存在缺陷.为了提高基坑抗隆起稳定设计的可靠性,将地基破坏时土体滑移面改为单侧滑移,同时考虑地下水渗流作用的影响,推导出新的计算抗隆起稳定安全系数计算公式.以水泥土重力式挡墙为例,通过改进方法分别探讨了渗透力、土体强度和挡墙插入比等因素对基坑抗隆起稳定性的影响,并将改进方法计算结果与Prandtl和Terzaghi抗隆起安全系数法进行比较,计算结果表明改进方法更符合工程的实际情况.     

软土地区基坑坑底抗隆起稳定计算分析

基坑坑底抗隆起稳定性验算在软土地区基坑工程设计中位居核心地位,不仅关系到基坑的稳定及周边环境的安全,还影响基坑工程的造价。对基坑坑底抗隆起计算方法及适用条件进行梳理,结合工程实例,以极限平衡法中的圆弧滑动模式为基础,计算分析了围护墙插入比、最下道支撑的位置、坑内加固及基坑尺寸对坑底抗隆起稳定性的影响。结果表明增加围护墙插入比、减小最下道支撑与坑底的距离、增加坑底土体加固均能有效增加坑底抗隆起稳定性;对于基坑宽度较小的狭窄基坑应考虑空间约束效应,若以传统的圆弧滑动计算模式则过于保守,会造成较大浪费。     

某混凝土灌注桩支护基坑抗滑稳定性分析

基于极限平衡理论,数值模拟了混凝土灌注桩支护基坑抗滑稳定性问题.数值模拟结果表明,在所有计算工况下,滑弧的出口均通过开挖垂直面与基坑底板的交点.分析了灌注桩抗剪承载力对基坑抗滑稳定性的影响,数值模拟研究结果表明,当没有混凝土灌注桩支护时,基坑边坡是不安全的.随着混凝土灌注桩抗剪承载力的增加,基坑的安全系数增大.当考虑降...     

坑中坑开挖对基坑抗隆起稳定性的影响分析

在既有基坑内部进行二次开挖形成坑中坑的过程也是对基坑被动区土体卸载的过程,被动区土体的卸载加大了坑底隆起变形的趋势,对基坑抗隆起稳定性产生较大影响。根据坑中坑与圆弧滑动面的位置关系的不同,对坑中坑类型进行了分类,推导了不同类型坑中坑基坑抗隆起稳定安全系数的计算公式。研究结果表明：坑中坑基坑抗隆起稳定性与坑中坑开挖位置有关,当坑中坑在圆弧滑动面影响区域内开挖时会减小抗滑力矩,降低基坑抗隆起稳定安全系数。外部型坑中坑对基坑抗隆起稳定性无影响。内部型坑中坑基坑抗隆起安全系数随内外坑壁距离、内坑宽度、内坑深度的增大而减小。坑底相交型坑中坑基坑抗隆起安全系数与内坑宽度无关,随内外坑壁距离的增大而先减小后增大,随内坑深度的增大而减小。坑壁相交型坑中坑基坑抗隆起安全系数与内坑宽度、内坑深度无关,随内外坑壁距离的增大而增大。     

深基坑基底抗隆起稳定计算的一点补充

深基坑基底抗隆起稳定是基坑稳定和变形控制的重要指标。根据极限平衡原理，考虑坑底土体自重产生不平衡弯矩，分别以最下道支撑和坑底开挖面与围护结构的交点为滑动圆心，进行了公式推导，提出了一种新的基底抗隆起稳定计算方法，补充了一般计算方法的不足。同时进行了实际工程的应用，通过计算能够比较准确的判断基底抗隆稳定安全系数的大小。     

考虑支护结构的软土基坑抗隆起稳定上限分析

采用极限分析有限元方法,考虑了支护结构的影响,通过塑性流动约束条件,速度不连续约束条件以及速度边界约束条件等,形成了一个以结点速度,非负塑性应变率和引进的非负变量作为未知量的线性方程组,由能量平衡的关系建立了目标函数,运用线性规划优化算法求解线性方程组。分析了土体强度,支护结构入土深度以及支护结构极限弯矩等因素对于基坑抗隆起稳定性安全系数的影响,得出了基坑抗隆起稳定性安全系数随着支护结构入土深度和极限弯矩增加而增大的结论。通过两个算例的验算,并且与传统算法计算结果进行对比,体现出本文方法的适用性和正确性。本文的计算方法为软土地区基坑抗隆起稳定性验算提供了一个新的计算思路,具有一定工程参考价值。     

深基坑抗隆起稳定性模糊可靠性分析

基坑稳定性问题已成为岩土工程领域研究的一个难点问题。影响基坑稳定性的因素存在极大的模糊性和随机性,因此,对基坑稳定性采用模糊可靠度方法研究是很必要的。以上海中环线仙霞路地道深基坑为例对基坑抗隆起稳定性展开了2个方面的研究：（1）基于ABAQUS建立了基坑底部隆起变形量有限元分析的非线性模型;（2）基于变形量建立了深基坑抗隆起破坏的[δ]-δ极限状态模型,将模糊数学和基坑稳定的可靠度分析法结合,建立了深基坑抗隆起破坏稳定性分析的有限元模糊可靠度计算模型。研究表明：ABAQUS对岩土工程中接触问题的处理具有强大的功能;以变形量建立的深基坑抗隆起破坏极限状态模型能有效的分析基坑的稳定性;该研究将为基坑的稳定性研究提供有价值的参考。     

考虑弧长和法向应力修正的基坑抗隆起稳定计算方法

目前抗隆起稳定计算方法多是基于均质土推导得出安全系数计算公式,将其应用于分层土地基时,通常将各土层的抗剪强度指标按土层厚度加权平均,这种方法既没有考虑滑动面实际经过各土层的弧长也没有考虑滑动面上法向应力大小。分析了分层土地基中土层分布影响抗隆起稳定性的因素,针对均质土中的抗隆起稳定验算公式提出了两种修正方法,按弧长加权平均法和按弧长与滑动面法向应力加权平均法。通过工程实例计算分析表明,传统层厚加权平均法得到的安全系数与精确解法得到的安全系数相差较大,不能合理反映各土层的抗隆起贡献;而两种修正方法,尤其是第二种,所得到的安全系数接近精确解法得到的结果,可以合理地反映不同深度土层对抗隆起稳定的贡献及基坑抗隆起稳定安全系数随土层分布变化的变化规律,并且计算简便,易于工程技术人员使用。此外,针对土层分布变化对抗隆起稳定的影响研究得出,滑动面下部土层对基坑稳定性影响最显著,因此在工程实践中,应尽可能将全部或部分支护结构的底端嵌入较好的土层中。     

考虑参数空间变异性的边坡稳定可靠性有限元极限分析

当土性参数空间变异性较大时,极限平衡法得到的滑移面不尽合理。阐述了基于广义变分原理的有限元极限分析方法,采用混合有限元方法,构筑了线性应力三角形单元与线性速度三角形单元,结合强度折减法与线性规划算法,建立了边坡稳定安全系数上下限分析方法,分析了土的抗剪强度参数空间变异性对边坡稳定性的影响,并与3种典型极限平衡法进行了对比。结果表明,FELA方法可有效搜索边坡临界滑移面,并给出安全系数的严格上下限。对于简单均质边坡,有限元极限分析与极限平衡法结果接近,极限平衡法结果大多位于极限分析的上下限内;对于空间变异性较大的边坡,有限元极限分析法可以有效搜索可能的多种临界滑移面,而极限平衡法则存在显著偏差,且往往高估滑坡风险。强度参数的空间变异性还导致边坡安全系数分布形式变化显著,仅采用安全系数无法反应这一变化。根据安全系数的分布形式,给出了土性参数设计值建议。     

三种边坡安全系数计算方法对比研究

 针对广泛使用极限平衡法和有限元强度折减法,提出基于改变重力加速度的重力比例自动加载法,从计算原理和安全系数计算成果上对其进行对比分析,分析得出各方法的优缺点。计算分析表明,重力比例自动加载法计算的边坡安全系数随坡角增加而递减的速率要远大于强度折减法,且一定程度上大于极限平衡法的计算成果,该方法得出的边坡安全系数对坡体几何条件变化最为敏感,在量化坡体安全程度上优于其余2种方法;对单层且坡角小于45°的土质边坡,推荐采用极限平衡法,若要采用基于有限元的安全系数分析法,需对土坡进行分层处理;对3层岩土边坡而言,推荐采用极限平衡法和重力比例自动加载法,有限元强度折减法不适用。此外,3种方法中,极限平衡法用时最短,5层岩土边坡计算时强度折减法在计算耗时为重力比例自动加载法的10倍,该差异随着岩层层数的增加还有提高趋势。     

基于强度折减法的深基坑开挖坑底稳定性分析

基于强度折减法,对基坑的稳定性问题进行了分析,讨论了影响基坑稳定性的主要因素,分析表明：利用强度折减有限元方法得到的安全系数要高于传统的极限平衡方法计算得到的坑底稳定安全系数,土体渗透系数、围护结构插入深度等对安全系数均有影响。     

相邻深大基坑安全距离理论分析与数值模拟

以两相邻深基坑为工程背景,采用极限平衡理论和平面滑裂面假定,对坑间有限土体建立了土压力计算模型。推导出考虑桩土摩擦、土质参数、坑间超载、基坑间距、邻近基坑支撑轴力等因素的主动土压力计算公式,给出了土压力保持不变时的基坑间距,即安全距离b的表达式。参数分析表明:安全间距b随两相邻基坑的开挖深度、桩土摩擦系数的增加而增大,随土体内摩擦角的增大而减小。接着采用PLAXIS有限元软件选取HS本构模型建立两相邻基坑数值模型,对安全距离的各影响因素开展了规律性研究,分析了不同基坑间距下土压力的数值解与本文理论解沿挖深的分布规律,发现二者有较好的吻合性,进一步验证了本文理论的合理性。     

加筋高边坡的稳定分析

采用强度折减法对两个高度分别为 60 m 和 40 m 的土工格栅加筋高边坡的设计断面进行稳定分析,综合考虑塑性区贯通、特征点位移突变、计算不收敛,以及土工格栅的容许抗拉强度等确定相应的安全系数。计算表明采用不同的破坏标准,强度折减法会得到不同的安全系数;如果筋材强度始终得到保证,单纯由土材料的强度损失诱发边坡失稳,这种情况对应的安全系数是比较高的。考虑筋材强度,边坡会在较小的折减系数下因为筋材强度不足而失稳。有限元法能够得到不同情况下各层筋材的受力情况,可以据此进行加筋力的分配,这是极限平衡法所不具备的。     

Study on nominal values of mechanical properties of high strength steel at elevated temperature and after fire exposure

高强钢高温下和高温后的力学性能是进行高强钢结构抗火设计和火灾后评估的重要基础。我国GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》和欧洲规范EC3中针对普通低碳钢提出了高温下屈服强度和弹性模量计算公式，但其不适用于高强钢。国内外学者对高温下和高温后高强钢力学性能已开展了一系列试验研究，但由于钢材强度等级、试验设备、加热速率和加载制度等影响，导致试验结果离散性较大，不能应用于实际工程中。同时不同学者提出的力学性能指标计算式各不相同，均不具有普遍适用性。采用数理统计中t分布与置信区间的方法对高强钢高温下和高温后力学性能试验数据进行统计分析，得到不同温度下力学性能指标具有95%保证率的标准值，拟合出高强钢高温下和高温后力学性能指标的计算式，并与GB 51249—2017和欧洲规范EC3预测结果进行对比。结果表明：自然冷却和浸水冷却条件下，高强钢高温后屈服强度发生明显下降的转折点分别是600℃和 500℃；高温下高强钢的屈服强度折减系数低于普通结构钢；高强钢弹性模量折减系数在作用温度小于600℃时低于普通结构钢的，而在温度大于600℃时高于普通结构钢的。     

高强钢高温下和高温后力学性能指标的标准值研究

高强钢高温下和高温后的力学性能是进行高强钢结构抗火设计和火灾后评估的重要基础。我国GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》和欧洲规范EC3中针对普通低碳钢提出了高温下屈服强度和弹性模量计算公式,但其不适用于高强钢。国内外学者对高温下和高温后高强钢力学性能已开展了一系列试验研究,但由于钢材强度等级、试验设备、加热速率和加载制度等影响,导致试验结果离散性较大,不能应用于实际工程中。同时不同学者提出的力学性能指标计算式各不相同,均不具有普遍适用性。采用数理统计中t分布与置信区间的方法对高强钢高温下和高温后力学性能试验数据进行统计分析,得到不同温度下力学性能指标具有95%保证率的标准值,拟合出高强钢高温下和高温后力学性能指标的计算式,并与GB 51249—2017和欧洲规范EC3预测结果进行对比。结果表明：自然冷却和浸水冷却条件下,高强钢高温后屈服强度发生明显下降的转折点分别是600℃和 500℃;高温下高强钢的屈服强度折减系数低于普通结构钢;高强钢弹性模量折减系数在作用温度小于600℃时低于普通结构钢的,而在温度大于600℃时高于普通结构钢的。     

基坑土钉支护安全系数的强度参数折减有限元方法

针对基坑土钉支护讨论其安全系数的强度参数折减有限元计算方法,包括土钉支护体系的三维有限元模型、安全系数的折减强度参数计算、极限状态的确定以及极限状态下的计算方法等。按所建议方法,编制了三维有限元计算程序,并给出算例,展示了所建议计算模型和方法的有效可靠性。此外,还对有限元方法计算的安全系数与现行土钉支护规程建议公式所计算安全系系数的可比性进行了讨论。     

预留土基坑支护性状的有限元分析

应用小应变硬化土本构模型对郑州典型粉土地层中的预留土支护基坑的支护性状进行有限元分析,探讨预留土形状参数——顶部宽度、底部宽度等对基坑支护体系变形以及支护桩墙最大弯矩等的影响规律。借助强度折减有限元技术对各工况下支护体系的稳定性进行分析,通过分析强度折减安全系数,支护体系整体失稳与预留土局部失稳的先后关系等,揭示预留土形状参数对基坑支护性状影响的内在原因。并基于有限元计算结果对其它文献中的论断进行研判,分析其正确性和适用范围。分析结论对今后预留土支护基坑的设计以及优化设计颇具指导意义。     

基于数值应力场的极限平衡法及其工程应用

 数值分析可较准确地计算岩土体应力分布,但求解安全系数存在诸多困难;极限平衡法计算安全系数概念明确、过程简单,但假设过多,精度又受到限制。利用数值分析得到的应力场,计算潜在滑动面上正应力分布,再按滑面正应力修正的方法求解出满足所有平衡条件的安全系数。这种基于数值应力场的极限平衡方法充分利用数值方法与极限平衡法的优点,得到理论上更合理的安全系数。将这种新的极限平衡方法应用于武都水库坝基的深层抗滑稳定性分析,并与传统的极限平衡法及有限元强度折减法进行比较,计算结果满意,并被坝基加固设计所采纳。