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。     

可回收桩锚支护基坑模型试验及数值模拟研究

通过室内可回收桩锚支护基坑模型试验与数值模拟探究基坑施工全过程对支护结构变形的影响规律。结果表明：地表沉降曲线呈凹槽形分布,坑后1倍开挖深度范围内沉降变形受施工影响显著。坑底最大隆起变形最终发生于坑壁附近,坑底以下1倍开挖深度范围土体隆起变形明显为强影响区。在回填过程中,坑后0.75H附近地表对沉降变形尤为敏感,增长幅度达54.5%。锚杆的失效回收是导致支护结构在回填阶段变形增长的主要因素,其中又以上层锚杆的影响最为突出。在采用可回收桩锚的工程中,基坑设计应统筹基坑开挖与锚杆回收这2个阶段。     

深基坑基底注浆加固效果数值模拟分析

采用高压旋喷注浆工艺对软土地区的基坑底部土体进行加固是保证深基坑施工安全与工程稳定常采用的方法。基于某地铁站监测数据,利用PLAXIS 2D软件建立了其数值计算模型并进行模型校核,对加固和未加固两种工况进行了数值模拟,对比分析了地连墙的位移和弯矩、地表沉降等开挖响应。研究表明,对软土地区基坑进行基底注浆加固,能有效减小地连墙的侧向变形和地表沉降。并针对加固区厚度、地连墙嵌入深度及刚度、软土层厚度4个参数进行了分析与讨论,优化了加固区的合理厚度、地连墙的合理嵌入深度,研究了基坑变形受地连墙刚度和软土层厚度影响的敏感性。     

坑底加固控制地铁基坑开挖引起土体位移的现场测试与分析

为了研究地铁基坑坑底加固对周边土体位移的影响,通过某软土地基地铁基坑南北测试段的水泥搅拌桩加固效果进行静力触探测试获得加固前、后锥尖阻力,计算得到南北测试段加固后土体无侧限抗压强度分别为0.58和1.17 MPa.对南北测试段表面沉降和地连墙水平位移进行实测,得到南北测试段地连墙最大水平位移分别为81.3、48.3mm,地表沉降最大值分别为-79.1、-40.2mm.建立Plaxis有限元计算模型,分析不同坑底加固效果工况下基坑开挖变形情况,模拟结果与实测结果基本一致.分析结果表明,南北测试段坑底加固后地连墙最大水平位移分别降低40%和64%,地表沉降分别降低26%和63%,地基加固能够有效地减小地铁基坑围护结构水平变形和地表沉降.     

MC桩组合支护结构工作性状的有限元分析

水泥土桩与混凝土桩组合支护结构（MC桩）对基坑工程变形控制效果明显,在工程实践中开始得到应用．针对这种组合支护结构工作机理和变形特性研究较少,实际工程多采用经验设计法,缺乏理论依据．应用有限单元法分析了组合支护结构在基坑开挖条件下的工作性状,分析了M桩入土深度、墙体宽度、C桩桩长和土体性质等因素对组合支护结构水平位移、基坑隆起、地面沉降以及桩身内力的影响．分析表明,增大M桩挡墙宽度或增加C桩桩长对支护结构变形、坑底隆起及地表沉降控制效果明显,研究结果对组合支护结构的设计具有参考价值,     

地下水对基坑工程影响的数值分析研究

研究了均质土中不同地下水条件对基坑工程性状的影响,得出了一些对工程实践具有指导意义的结论:地下水渗流扩大了基坑周围土体水平位移和竖向位移的影响范围;地下水渗流使得坑外主动区有效应力增大,坑底被动区有效应力减小,导致坑外地表沉降和坑底隆起变形量增大。研究表明,渗流作用引起的地表沉降最大值发生在坑外约3倍基坑开挖深度处。     

渗流作用对卵石地层隧道基坑及邻近管线影响

依托洛阳市周山大道下穿隧道深基坑工程，结合周边复杂环境及水文地质条件，研究渗流作用对卵石地层隧道基坑及邻近管线的影响规律。采用MIDAS GTS NX软件建立模型，结合现场监测分析了开挖过程中基坑周边土体位移、地表沉降值、支护变形规律，以及基坑开挖和降水对邻近管线变形的影响，并将数值计算结果与现场监测数据进行对比分析。结果表明：围护结构水平位移整体为前倾曲线，随嵌入深度先增大后减小，最大位移为13.94 mm,位于桩身中部，并在规范允许范围内；降水期间地表沉降程度加剧，与基坑距离1.5倍设计开挖深度以上时沉降几乎占据总位移60%以上；开挖深度超过6 m时邻近管线较上一工况最大沉降差为3.35 mm,竖向变形整体为下沉形态，位移最终呈现两端小、中间大的结果，具有明显空间效应。     

地铁车站深基坑动态施工过程变形规律与数值仿真分析

以南京地铁虹桥站深基坑工程为依托,结合土体开挖过程中基坑各项监控量测数据,利用FLAC 3D软件建立车站深基坑的三维数值仿真模型,对基坑的开挖和支护动态施工过程进行模拟,对比研究数值仿真的变形计算结果与监控量测数据,研究结果表明:(1)地连墙水平位移在墙身范围内,大致呈"弓"形,随着基坑的开挖而呈非线性增加,位移峰值出现在基坑开挖工作面附近。(2)地表土体受基坑开挖的影响范围主要在基坑边1H(H为基坑深度)范围内,不同工况下沉降曲线大致呈抛物线形,且沉降峰值呈线性增加,峰值沉降发生在0. 5H附近;在同一工况条件下,随着时间的推移,不同距离位置处的土体位移呈现不断重分布的过程,但整体曲线仍呈"凹"形。(3)基坑隆起量也与基坑开挖过程有关,土体的最大隆起量发生在基坑中轴线附近,随着开挖深度的增加隆起量呈非线性增加。(4)支撑的架设对围护结构的变形和土体的沉降控制能起到良好的正面作用,延迟支撑架设对变形的发展极为不利。     

软土结构性对基坑开挖及邻近地铁隧道的影响

为了研究软土地基结构性改变对基坑开挖围护墙变形、地表沉降及其邻近地铁隧道位移和弯矩的影响,针对宁波粉质黏土,采用在重塑土中掺入盐粒和不同质量分数水泥的方式制备人工结构性土,开展一维压缩试验和三轴试验研究原状土与人工结构性土的工程特性,分别通过压缩性指标、抗剪强度指标和结构屈服应力验证和建立水泥质量分数与土体结构性之间的联系;采用Plaxis2D,分析土体结构性改变对基坑开挖过程中围护墙水平位移、地表沉降及其邻近地铁隧道的影响. 研究结果表明,当水泥质量分数为2%时,其压缩性指标、抗剪强度指标和结构屈服应力与原状土基本一致;随着土体结构性降低,扰动度增加,围护墙水平位移、地表沉降和隧道位移急剧增大,其中隧道对于土体扰动度最为敏感,位移增长趋势最为明显,当扰动度为39%时,隧道位移会超过规范允许值;当隧道距离基坑较近时,由于隧道的约束作用,围护墙水平位移和地表沉降较小,但是隧道位移和弯矩会相应增大.     

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.     

路堤荷载下现浇筒桩复合地基性状分析

为了提高软土地基的稳定性和减少路基沉降，进行了现浇筒桩复合地基工作性状研究.通过对现场测试数据的分析，得到了复合地基顶部桩土平均应力随填土时间的变化曲线，研究路基中心和桩顶沉降随填土时间变化规律，并讨论了孔隙水压力随时间消散曲线和侧向位移沿深度变化规律.研究结果表明，桩间土平均应力随填土时间增加先增大后减小，而桩顶平均应力持续增大.复合地基的沉降随深度增加而递减，沉降主要发生在小于4 m深度范围内.地基侧向位移沿深度变化较小，筒桩及土工格栅的联合加固效应明显，侧向位移有回缩现象.     

地下水渗流对悬挂式止水帷幕基坑变形影响

以某透水性土层较深的悬挂式止水帷幕基坑为背景,采用ABAQUS建立考虑分级降水开挖全过程的三维流固耦合模型,研究降水对于基坑变形发展的影响规律和不利因素,分析开挖前预降水深度、止水帷幕深度对基坑变形性状的影响. 研究表明：渗流与开挖支护具有明显的耦合效应,降水引起的围护结构侧移增量模式随开挖和支撑施作情况不同而差异较大,降水引起的地表沉降是由土体固结和渗流引起的围护结构侧移引发的地表沉降组成;地表沉降影响范围较经验预测值明显偏大,在基坑西侧地表沉降最大点,降水施工期累积产生的沉降约占48%;各级降水中第1级降水对基坑变形最不利,围护结构初始侧移随第1级降水深度的增加而快速增长,使得竣工后的最大围护结构侧移和坑外地表沉降呈指数增长;止水帷幕对于减少坑外水位下降和控制地表沉降有显著作用,随着帷幕深度的增加,地表最大沉降和沉降影响范围降低,存在最优止水帷幕深度使得帷幕超过最优深度后地表沉降趋于稳定.     

边坡深部不均匀沉降条件下桩基础破坏特性的离心模型试验研究

我国地质条件复杂,岩土工程问题复杂多变。近年来,随着越来越多的工程开始建设,深部不均匀沉降条件在实际工程中经常出现,如：地下煤炭开采、基坑开挖、地下水位变化等,这种情况下上覆边坡及其上的基础容易发生严重的变形乃至破坏,对附近人民群众的生命财产安全造成了威胁。桩基础是目前工程中常用的边坡加固方式,因此,边坡深部不均匀沉降条件下的桩基础破坏特性亟待研究。离心模型试验在边坡变形破坏特性的研究中有明显的优势,在多种荷载条件下都取得了重要的研究成果。本文采用液压系统模拟深部不均匀沉降条件,进行了不同范围的深部不均匀沉降条件下桩基础破坏特性的离心模型试验,探究了不均匀沉降范围对桩基础变形破坏特性的影响机制,以及深部不均匀沉降条件下桩基础的破坏机理。结果表明,深部不均匀沉降条件下,桩基础所在土坡产生了3条主要的滑裂面,其中深部不均匀沉降区域附近的滑裂面是明显的滑动破坏,基础附近的滑裂面以张拉破坏为主。深部不均匀沉降首先导致了土体内部发生由下至上的滑动破坏,进而使桩基础发生了失稳,最终导致基础附近发生由上至下的破坏。深部不均匀沉降范围通过影响上部土体的变形局部化的时空分布情况改变了土坡滑裂面的位置与形状。深部不均匀沉降条件对土坡的影响存在一定的范围,影响区边界均呈绕桩分布。     

复合土钉支护转角有利影响范围

基坑复合土钉墙转角处有明显的空间效应,受力变形较小,对支护结构有利,但不清楚转角定量的有利影响范围,目前设计中仍按照与基坑中部一样保守设计,为在此范围内降低土钉用量,避免保守设计,对水泥土搅拌桩复合土钉支护结构建立了全尺寸整体三维有限元模型,这种模型包含基坑的转角,能考虑基坑的空间效应,通过建立接触面单元,能考虑土体和搅拌桩、土体和土钉的相互作用,量化分析了基坑转角对支护结构受力和变形的有利影响范围,计算结果表明,基坑转角对开挖面水平位移、地表沉降、坑底隆起、土钉轴力的有利影响范围分别约为1.3、1、1、1.2倍的开挖深度。经与实际工程现场实测值对比,验证了该模型分析结果的可靠性,同时分析结果优于平面二维和局部三维有限元模型,结论为复合土钉支护结构的优化设计和安全施工提供了理论依据和研究方法。     

在役高速公路深厚软基滑移病害微型桩处治分析

针对在役高速公路深厚软基段出现失稳滑移的问题,提出桩顶带连系梁的微型桩快速处治方法。结合开阳高速公路K3202+577~K3202+640段软基加固抢险实际工程,介绍微型桩和连系梁的加固方案和施工工艺。加固后实测的深层水平位移和路基沉降变形大幅减小,表明该方法可有效处治软基滑移病害。采用Plaxis 3D软件建立深厚软基连系梁微型桩加固变形的数值分析模型,通过与实测值对比分析,验证了模型的合理性;研究了桩间距、桩排距、连系梁布设形式对滑移处治效果的影响,结果表明：水平位移随着桩间距增大而增大,桩间距超过10倍桩径后,土体侧移增大速度明显加快;水平位移随排间距增大会先减小后增大,排间距不宜超过10倍桩径;加设连系梁能减小路基土体侧移和优化微型桩受力,桩顶不同形式连系梁的处治效果排序为：双向交叉连系梁 > 单向交叉连系梁 > 斜向连系梁 > 纵向连系梁。     

临近隧道基坑开挖中土体加固的敏感性分析

结合某软土地区基坑开挖对邻近隧道纵向影响保护方案,利用ABAQUS动态模拟基坑开挖对临近隧道纵向变形及隧道断面弯矩的影响,对比分析坑内三轴搅拌桩土体加固强度与加固深度作为保护方案的敏感性。分析得出:随着加固强度的增加,隧道纵向位移有显著减少,达到一定值后,约束作用明显减弱;加固强度的增加对隧道纵向截面弯矩影响较弱;加固深度对隧道的变形有明显的抑制作用,但并非加固深度越深越好;地下连续墙、被动土体加固对临近基坑开挖引起的位移具有阻断作用;针对本案例,提出最优加固强度200 MPa及加固深度6 m,这既能对隧道变形起到很好抑制作用,又能实现最优的经济效益。     

公路隧道深基坑围护桩受力与变形监测

针对某市南北快速干线隧道17. 8 m深基坑工程,采用同济启明星Qimstar~?基坑支护结构软件,对基坑开挖过程中围护桩的受力情况进行模拟计算,并用测斜仪对围护桩的水平位移进行现场实时监测,研究桩体受力特点及变形规律.结果表明:模拟结果与监测结果在数值上比较接近,且变化趋势一致;桩身最大水平位移与基坑土层的开挖深度密切相关,随开挖深度的增加而发生非线性增大;受基坑时空效应的影响,桩体最大变形部位不断下移,桩身形状也由最初的前倾形曲线逐步向弓形曲线发展,最终在距基坑设计开挖总深度的2/3处达到11. 25 mm的最大值;在基坑底板浇筑完成后,围护桩变形趋于稳定.     

明挖基坑对邻近高铁桥梁变形影响因素分析

以邻近运营高铁桥梁建设的明挖基坑实际工程为背景,采用数值模拟的方法建立了二维有限元模型,探讨了围护结构的插入比、设置内支撑的数量、隔离桩及基坑距高铁桥墩距离四个因素对高铁桥梁变形的影响。结果表明:插入比对桥墩水平位移最大变形及整体沉降影响不大;设置支撑能够减小桥墩水平位移及沉降,增加支撑道数对变形影响小;隔离桩不能减小变形;距离显著影响水平位移和整体沉降,但对沉降差影响不大。     

基坑开挖对临近基坑地铁高架结构变形的影响

以苏南地区临近城市轨道交通结构的基坑工程为例,通过三维有限元模拟施工过程,反演适宜模拟该基坑施工过程的计算参数,并在此基础上研究不同开挖距离、基坑规模、开挖深度、基坑数量和施工工序的基坑施工对临近地铁高架结构的影响。结果表明：基坑与结构水平间距小于2H（H为基坑深度）时,结构横向变形发展大于竖向,水平间距为1H时,桥墩水平位移和沉降达到最大;地铁高架桥桥墩附加变形伴随着基坑宽度的增大而迅速增大,当基坑宽度大于8H时,影响迅速减小;基坑开挖深度对基坑中线4H范围内的桥墩影响最大,尤其是开挖深度超过10 m后;多个基坑施工引起的结构变形表现出明显的非线性叠加效应;多基坑施工工序对结构总变形略有影响。