基坑工程土钉墙设计参数对比分析

通过对上虞某工程土钉墙基坑围护设计实例分析,对不同间距、不同长度、不同倾角的土钉进行了对比,分析结果表明,基坑外部稳定抗滑安全系数和抗倾覆安全系数随着土钉长度的增大而增大,随着土钉倾角的增大而略有降低,不受土钉水平间距的影响；而基坑内部稳定性安全系数随着土钉水平间距的增大而减小,随着土钉长度的增大而增大,土钉倾角对其影响较小.     

有限土压力条件下土钉墙在深基坑支护中的工作性状研究

以东莞某基坑为例,研究有限土压力条件下土钉墙支护结构的工作性状,并分析了土钉长度对土钉墙支护结构变形约束的影响,分析结果表明:有限土压力条件下,当土钉长度大于0.8倍基坑深度时,土钉长度对土钉墙支护结构的变形影响不大;当土钉长度小于0.8倍基坑深度时,土钉墙支护结构的水平位移随土钉长度的减小而迅速增大。     

土钉墙位移的影响因素分析

土钉墙是粉砂土、黏性土等地区基坑开挖围护的主要形式之一,基坑开挖会导致基坑及周围土体、土钉墙面层和土钉中的应力重新分布,为了保持土钉自身的稳定和平衡,土钉面层、土体会被迫移动到新的位置而产生变形。今以ABAQUS有限元软件为工具建立土钉—面层—土体的相互作用模型,土体应用Mohr-Coulomb本构模型,土体与土钉间的接触性质为摩擦小滑移,土钉在整个开挖过程保持弹性,土体的压缩模量随深度线性增加,在此基础上构造正交试验,分析不同工况下土钉墙面层最大水平位移、墙后沉降的影响因素及各因素对于位移的作用大小。结果表明:对于面层的最大水平位移而言,基坑开挖深度5 m时,土钉长度为8 m的面层有最小位移,而大于和小于8 m则位移增大。土钉墙倾角与面层最大位移相关性最为明显,当土钉墙倾角小时位移小,随着土钉墙倾角的增大面层位移则增大。就面层最大位移来说,当基坑开挖深度5 m时,各因素的最佳组合为:土钉墙倾角60°~80°、土钉长度8 m、间距1.6 m、土钉倾角小于15°。控制土钉墙面层位移最有效的办法是减小土钉墙倾角、合理设置土钉长度。     

基于有限元的深基坑阶式土钉墙支护稳定性分析

使用Midas/GTS软件进行数值仿真分析,研究某实际基坑工程在开挖过程中及结束后的变形规律,进一步分析不同土钉倾角及临时堆载条件对其稳定性的影响,得到如下结论：（1）基坑坡顶水平位移和侧壁水平位移均随着开挖深度的增大而增大,侧壁最大水平位移在距坑底6m的侧壁台阶处;坡顶沉降和坡底隆起也不断增大,坡顶最大沉降发生在堆载区域,坡底最大隆起发生在中部位置;（2）基坑不断开挖,土体卸荷效应明显,存在极大的坍塌风险,故应当及时采取相应措施进行支护;（3）台阶底部的第三排土钉轴力最大,侧壁水平位移也较大,应适当加强加密该处土钉;阶式土钉墙最大土钉轴力发生在台阶底部,普通土钉墙最大土钉轴力发生在坡脚处,故应重点考虑台阶底部和坡脚位置的支护加固;（4）土钉倾角和坡顶堆载对基坑稳定性有明显影响,提高土钉倾角、减少坡顶堆载可提高基坑稳定。     

多支护形式共同作用下深基坑力学性能研究

在开挖深度较大时,组合支护结构得到越来越多的应用,但设计中一般是将各种支护结构单独进行分析,没有考虑共同作用。以某深基坑为例,通过FLAC3D建立有限差分模型,分析了土钉、顶撑以及排桩联合支护下深基坑的稳定性,得到排桩水平位移、土钉轴力、支撑轴力的变化规律。研究结果表明:随着开挖的进行,支护结构受力增大,但土钉变化不大;超载使桩身位移变大,地表沉降增大;过大或过小的排桩嵌固深度不利于受力;土钉的长度应合理设置。     

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。     

土钉最大轴力与基坑稳定性的研究

采用有限差分软件FLAC3D,对土钉在各种因素影响下的内力分布规律进行研究,得出土钉轴力沿钉长的分布表现为中间大而两边小的纺锤形;得出影响土钉轴力大小的因素依次为：地表荷载,土的摩擦角,地表荷载到基坑距离,土钉间距,土的粘聚力,钉长,钉土粘结强度,并得到了轴力与各因素间的关系式。将计算结果应用于某基坑工程,现场测试结果与数值模拟结果符合程度较好。     

邻水深基坑围护结构变形和桩体内力特性研究

邻湖近河深基坑围护结构的变形和内力特性对基坑工程的安全与稳定意义重大。文章基于有限差分法,研究了深基坑开挖过程中地下连续墙水平位移和弯矩、桩弯矩和轴力、地层水平位移的变化规律。通过与弹性地基梁法和现场监测数据的对比,证明地下连续墙最大弯矩的埋深与基坑最终开挖深度无关;随着基坑开挖的推进,桩最大轴力的埋深逐渐增大,研究成果有益于指导深基坑围护结构的优化设计。     

复合土钉支护基坑的工程实例分析

通过一个具体的工程实例,采用数值分析的方法,模拟基坑开挖过程中复合土钉支护结构的受力性状,并与实测结果进行比较,探讨影响复合土钉支护基坑侧向变形和体系内力的因素。通过有限元数值分析结果与现场实测数据对比表明,二维有限元数值分析在一定程度上能够反映现场复合土钉支护基坑开挖的变形和内力分布情况。计算结果表明:土钉中的内力与其位置有较大的相关性,顶部和底部的土钉受力较小。各层土钉轴力是在开挖下一层土体时引起的,并且随着开挖进行,土钉的轴力逐渐增大。参数分析结果表明:土钉设计参数如钉的刚度、水平间距,搅拌桩的刚度等对基坑的侧向位移有影响。     

微型桩复合土钉墙在膨胀土基坑中的应用研究

结合成都东郊膨胀土地区一深基坑,介绍微型钢管桩复合土钉墙的设计思路及应用情况。采用多种手段对基坑变形与支护构件内力进行监测,测得了土钉轴力、微型钢管桩弯矩与基坑水平位移、沉降值在各个开挖阶段随时间及空间的分布规律并实现了信息化施工,在基坑出现了较大变形时及时进行坡脚反压与加固,保证了边坡整体稳定性。根据对监测数据的分析及实际支护效果表明:“水”与初期开挖支护不及时是基坑整体变形较大的主要原因;土钉轴力发挥较为充分,为主要的受力构件,设计的土钉长度偏短;微型钢管桩受力较小,对基坑变形的控制作用有限,超前支护效果欠佳。取得的经验对成都地区类似工程具有借鉴意义。实测的监测数据有助于复合土钉墙理论研究。     

基于FLAC模拟的基坑锚杆（土钉）支护分析

结合某基坑实例,采用FLAC（快速拉格朗日数值分析）建立了基坑锚杆（土钉）支护模拟模型,对基坑开挖支护过程进行了动态模拟分析,得到了锚杆（土钉）支护的轴力分布变化规律以及基坑的位移特征。     

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。     

地震作用下土钉支护边坡动力分析

应用动力弹塑性有限元方法,研究了双向地震激励下土钉支护边坡动力响应。考虑土体与支护结构相互作用及其协同工作建立三维有限元模型。给出了地震波和阻尼的选取方法。应用了非线性静动力性能的弹塑性模型模拟土体;采用了可以描述土钉在进入塑性阶段强化性质的双线形弹塑性模型模拟土钉;土与结构的相互作用由接触单元模拟。研究内容包括边坡竖向地震响应、水平地震响应,土钉的地震响应,土压力地震响应。结果表明土钉支护边坡延性大,有很好的抗震性能;地震作用后各层土钉轴力都增大;边坡在地震作用下产生永久位移;地震作用下土压力峰值形状与地震作用前的土压力形状相似。这些结论对土钉支护边坡的抗震设计与动力分析有较高的参考价值。     

边坡锚杆地震动特性的振动台试验研究

为研究锚杆在地震作用下的动力响应,采用振动台进行锚杆支护岩质边坡模型试验。模型与原型相似关系按照重力相似律、相似比1∶10推导。输入Wolong、El Centro、Taft三种地震波,监测锚杆轴力、坡面加速度和位移时程,研究锚杆在地震作用下的受力机制、锚杆轴力分布规律、不同位置锚杆在地震作用下的动力响应差别。结果表明:地震作用下锚杆的轴力动力受力过程是由外向里;输入相同幅值的不同地震波,锚杆轴力动力响应不同;地震波强度较小时,位于边坡腰部锚杆的轴力最大,但随着地震波强度的增大,坡顶锚杆轴力增加较快,与边坡腰部锚杆轴力均为最大。研究结果为更加合理的进行锚杆抗震设计提供良好的基础。     

排桩复合土钉支护结构受力变形机理分析

排桩复合土钉支护结构是近年来在基坑工程实践中得到成功应用的一种新型支护形式,为研究其受力变形机理,在工程案例分析基础上,采用有限元软件建立排桩复合土钉支护结构三维数值模型,模拟基坑分步开挖工况,对排桩侧移、坑后地表竖向沉降、坑底土体隆起变形、土钉轴力及桩身弯矩等进行了研究分析。结果表明:排桩复合土钉支护结构中土钉起着“弱锚杆”作用,相对于纯排桩支护结构,改变了排桩的变形和受力性状;相对于纯土钉支护结构,排桩复合土钉支护结构中土钉轴力峰值较小且靠近基坑侧壁,土钉受排桩-面层系统的拉拔作用,钉头处轴力较大。研究成果可为排桩复合土钉支护结构的设计、施工提供理论参考。     

土钉及超前桩墙复合支护技术的应用

超前桩墙在软弱土基坑土钉支护中的应用 ,扩展了土钉支护技术的适用范围 ,但国内外对其作用机理的研究甚少。本文通过工程实例的边坡水平位移量测和平面有限元分析 ,对超前桩墙在软弱土基坑土钉支护中所起的作用进行了探讨 ,通过超前桩墙的预支挡解决了分层开挖时软弱土边坡的临时自稳问题 ,并有效地控制了软弱土边坡的坡顶位移和坡面变形破坏。本文的结论可供软弱土基坑复合土钉支护优化设计时参考     

深基坑开挖条件下抗拔单桩承载力性状研究

通过对基坑工程坑底工程桩桩顶位移与桩身轴力的实测结果进行分析总结,发现坑底工程桩在基坑开挖后,由于土体卸荷回弹产生较大的桩顶位移与拉力。为研究深基坑开挖条件下抗拔单桩承载力变化特性,采用有限元分析软件ABAQUS,建立二维轴对称模型,对不同桩长、桩距、开挖深度与开挖半径对坑底抗拔单桩承载力的影响进行了分析。研究结果表明,桩长和桩径可以显著影响开挖后抗拔桩承载特性,可以通过增加桩长与桩径提高抗拔单桩承载力;开挖深度和开挖宽度共同影响坑底抗拔单桩承载力,主要影响基坑开挖后桩体受力特性,对单桩承载力影响较小。因此,当基坑开挖宽度和开挖深度确定后,合理的选择桩长与桩径十分必要。     

地铁车站基坑钢支撑预加轴力幅度研究

基于郑州市轨道交通4号线如意湖北站基坑工程,选取5个断面进行现场试验,第2、4道钢支撑施加不同幅度的预加轴力,现场监测了基坑开挖全过程中支撑轴力和地下连续墙墙体的水平位移,分析总结了支撑轴力和地下连续墙墙体水平位移随基坑开挖的变化规律.运用ABAQUS建立了基坑开挖三维有限元模型,得到数值分析结果,再与实测结果进行对比...     

尿素造粒塔在水平地震作用下的结构反应分析

采用有限元软件SAP2000研究尿素造粒塔在水平地震作用下随着地震烈度的改变塔底内力的变化情况、塔的动力特性和变形情况及截面的应力变化趋势,得出下述结论:在水平地震作用下,结构的塔底内力、位移以及应力变化都与各地震烈度下水平地震影响系数最大值成线性关系。