深基坑中心岛法开挖过程中工程桩对基坑位移影响的有限元分析

武汉市某基坑工程开挖面积大,工程桩数量多,在施工过程中考虑工程桩对基坑位移的影响非常必要。为此,对该基坑工程中心岛法开挖过程进行数值模拟,并采用5种不同工程模型进行对比分析,得出以下结论:已施工工程桩可有效减小基坑整体水平位移、坑外沉降和坑底隆起;预留土区工程桩主要减小双排桩桩身受力变形引起的水平位移,中心岛区域工程桩主要减小双排桩整体水平位移;加固体内工程桩可以有效减小预留土体隆起,并改变其隆起形态;中心岛区域工程桩使坑底土体隆起后顶面整体呈波浪形;基坑开挖将导致工程桩产生较大的整体水平位移和桩身弯曲,导致桩身大部分区域受向上的侧摩阻力作用,使桩身受拉。     

基坑底部土体墩式加固模型试验与数值模拟

通过室内模型实验及有限元数值模拟,研究了坑底墩式加固在不同加固深度、加固宽度、加固长度和加固间距工况下对基坑变形、桩身受力及桩后土体土压力等产生的影响。结果表明：墩式加固可以有效控制基坑开挖产生的支护结构侧向位移与坑底隆起;加固长度与间距对支护结构的变形影响较大;与加固长度和间距相比,加固的深度与宽度对坑底隆起的影响更大;墩式加固对于控制支护结构侧向位移的作用更大,对坑底隆起的作用更小。为达到最高性价比的加固效果,墩式加固的加固深度与长度宜取0.3～0.35倍基坑深度,暗墩宽度宜取0.3～0.4倍基坑深度,暗墩间距宜取0.2～0.3倍基坑深度。     

桩-锚支护深基坑开挖的有限元分析

为研究深基坑开挖对基坑及周围土体的位移影响,采用有限元软件ABAQUS模拟基坑开挖过程,对基坑内部、支护结构及临近土体位移进行研究。研究表明开挖初期,基坑后侧土体沉降最大处位于开挖深度1～2倍距离范围;开挖深度增大,基坑后侧土体沉降出现两个极值,分别发生锚杆自由段与锚杆尾部处;开挖深度较大时,在靠近支护桩位置出现大于基坑中心位置隆起量的凸起。支护结构最大侧移点位于坑底以上2～3m处。增加锚杆预应力或支护结构刚度,结构最大侧移、支护桩附近回弹凸起、坑后锚杆自由段处沉降量均减小,刚度增加前期的侧移控制效果更为显著。增加锚杆预应力,支护结构最大侧移点下降至坑底以下,排桩变形由"大肚子"状逐渐变为"S"形。     

相邻双基坑开挖相互影响三维性状分析

相邻基坑开挖引起围护结构和周围土体变形与基坑单独开挖存在较大的差异,目前较缺乏考虑相邻基坑开挖产生的相互影响及其空间效应的研究。以实际相邻双基坑工程为分析原型,建立其开挖的三维有限元模型,研究双基坑开挖的空间效应。分析了相邻基坑同步开挖和不同基坑间距对基坑间土体沉降、支护结构内力、支护结构位移、坑底隆起、坑外地表沉降等的影响,探讨基坑开挖角部刚度效应。结果表明:相邻基坑开挖影响支护结构的内力和位移分布;基坑间土体沉降产生叠加影响,沉降量大于基坑两侧地面;近端支护结构变形和坑底隆起小于远端。基坑角部刚度效应在一定范围内会较明显地限制土体变形和支护结构的位移,且角部刚度效应随开挖深度增大而增大。基坑间距对相邻基坑产生相互影响的范围为2.5~3倍基坑开挖深度。     

桩锚支护深基坑变形模拟分析及优化设计

结合北京市通州区某棚户区改造项目,应用有限元软件ABAQUS对桩锚支护深基坑的桩身变形、坑底隆起变形以及周边地表的沉降变形进行了模拟分析。在此基础上,通过改变预应力锚杆的位置参数,给出了两个优化支护方案,并将优化支护方案与原支护方案进行了对比分析。分析表明,优化支护方案可有效减小基坑开挖后期支护桩身水平位移的增长速率与最大位移值,在控制支护桩身变形与周边地表沉降变形方面优于原支护方案。     

墙锚支护下某病房综合楼基坑变形的数值分析

为研究数值方法在模拟深基坑支护结构变形中的应用,利用FLAC3D对某墙锚支护下的基坑开挖进行了模拟,分析了边开挖边支护工序下基坑北侧墙顶水平位移和紧邻的门诊楼沉降的变形情况,得出基坑周边土层由距离基坑的远近依次呈现较小和较大沉降的规律;坑底土体最大隆起产生在基坑中部,并以此为中心依次减小;连续墙顶水平位移随开挖不断增大...     

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。     

双排桩-锚杆支护深基坑数值模拟

采用有限元软件,基于Mohr-Coulomb模型,对某商业中心双排桩-锚杆支护结构深基坑的开挖全过程进行了数值模拟研究,得到了各个工序下排桩内力、位移和基坑周围土体沉降以及坑底的隆起。研究结果表明:前排桩的内力值较大;开挖完成时,在桩身中部附近产生最大水平位移;基坑外超载对基坑支护影响很大,在基坑支护设计中应该重点考虑。研究为基坑工程的设计、施工提供了一定理论依据。     

深基坑桩锚支护数值模拟研究

桩锚支护作为一种在深基坑工程应用范围广泛、支护效果较好的支护形式,具有极大的研究意义。文章以基坑变形基本理论为基础,运用了MIDAS/GTS NX有限元数值模拟软件,以北京某深基坑为研究对象,建立了其桩锚支护结构开挖施工的有限元模型,研究了“围护桩+预应力锚索”支护结构在开挖过程中的基坑以及支护结构变形规律。研究发现基坑分步开挖对其变形会产生非常大的影响,而桩锚支护形式能有效限制支护结构与周围土体的水平位移;坑底隆起值、地表沉降值、桩顶水平位移值均与基坑开挖深度正相关;考虑到基坑变形的时空效应,可以采用分小段、分层开挖支护的方法减小变形。     

悬臂式无支撑板桩支护基坑变形性状有限元分析

不同开挖宽度与深度比条件下悬臂式无支撑板桩支护结构与周围土体的变形特性将发生变化.采用二维有限元方法分析了不同开挖宽度与深度比(L/D)条件下无支撑悬臂开挖基坑的变形性状,详细探讨了开挖宽度与深度比对地表沉降、地表水平位移、坑底隆起、坑底水平位移及支护结构侧向变形的影响.计算结果表明:在基坑开挖深度不变的条件下,地表沉降量、坑底隆起量及坑底水平位移量均随L/D的增加呈非线性增长,开始增长迅速,当L/D达一定值后数值几乎不再变化;地表水平位移量随L/D的增加先减小后增大:支护结构侧向变形随L/D的增加逐步由顶端内倾型过渡到整体向坑内移动的顶端外倾型,L/D越大,围护结构的整体侧向位移越大.     

混凝土立柱与围护结构组合支护方式下地铁车站深基坑变形研究

考虑土体与深基坑支护结构的联合作用对施工安全具有重要意义.文章以某地铁车站深基坑工程为背景,通过FLAC3D数值模拟软件建立混凝土立柱与围护结构组合支护下的三维数值模型,模拟开挖不同阶段下基坑围护结构及周边土体沉降变形规律.模拟结果表明:基坑开挖施工会导致围护桩及周边土体产生变形,混凝土立柱能使围护桩的侧向变形降低11.42％;同时使土体沉降量减小及最大沉降位置远离基坑;基坑周边土体沉降影响范围约为支护结构深度4倍.采用混凝土立柱与围护结构组合支护形式能有效地控制变形及保障施工安全.     

桩-锚支护深基坑变形试验研究

结合北京市某深基坑工程,通过现场原位监测试验,分析了支护桩变形、锚杆轴力、周边地表沉降变形与地下管线沉降变形随基坑开挖进程的变化情况。分析表明支护桩桩身水平位移的最大值发生在桩顶,基坑底面以上2～5m区域的桩身位移较大;基坑开挖对上部锚杆的轴力影响较大,对下部锚杆的轴力影响较小;周边地表沉降变形总体呈现V字型,最大沉降位移发生在距基坑边缘6.5m处,基坑边缘土体的竖向位移表现为反弹位移。地下管线的沉降变形总体呈现波浪型,最大差异沉降值为17mm。     

在建城际铁路基坑开挖过程数值模拟研究

为研究城际铁路某车站基坑开挖过程,以MIDAS/GTS有限元软件为基础,建立了某车站基坑开挖三维数字模型,采用修正Mohr-Coulomb模型模拟分层开挖过程,计算并分析了每层开挖对基坑土体和围护结构的影响。结果表明：基坑开挖过程中,会造成基坑周围土体沉降,基坑内底部土体隆起;基坑从第1层开挖至坑底,坑外土体最大沉降为0.21 mm,坑内土体最大隆起为3.99 mm。在基坑开挖至坑底时,围护结构的竖向位移和水平位移都最大,分别为0.13 mm（临近坑底隆起部分的围护）和0.64 mm。     

软土地区深基坑工程存在的变形与稳定问题及其控制——软土地区深基坑坑底隆起变形问题

目前常用的弹性抗力法在计算基坑开挖引起的变形时,只能考虑围护桩(墙)在土压力作用下产生的变形,没有反映软土中深基坑开挖的坑底隆起变形及其引起的围护桩(墙)变形和坑外土体沉降.已有的实测结果表明,软土桩深基坑开挖产生的坑底隆起变形及其引起的支护结构和土体的附加变形较为显著,因此,软土中的深开挖引起的隆起变形及其工程效应不容忽视,并应采取针对性措施予以控制.     

深基坑斜桩支护受力性能研究

研究分析斜桩和直桩在土体中的最大总位移、土体最大水平位移、坑外最大沉降、坑底最大隆起、支护结构最大总位移、最大正弯矩、最大负弯矩、最大剪力、锚杆最大轴力等,结果表明相对于直桩,斜桩的弯矩、剪力和锚杆锚固段的轴力的降低幅度分别为15%、10%和10%;斜桩可大幅减小土体总位移,降低幅度高达34%;斜桩对地表沉降的降低幅度最大,高达48%。采用斜桩支护,对减小由于基坑开挖造成的紧邻建筑物及管线的附加变形非常有利,对控制邻近建筑物变形与安全作用非常显著。     

深基坑开挖支护三维弹塑性有限元分析

为了更进一步认识黄土与柔性支挡结构协同工作机理及相互作用,将基坑、支护结构及周边的土体放在一个系统中作为一个整体进行研究,针对工程实例,采用大型非线性有限元分析软件ADINA对黄土地区桩加锚杆支护结构进行了施工仿真模拟,研究了在基坑分步开挖过程中,支护结构的内力及变形、坑后土体水平位移、基坑周围的地表沉降、坑底隆起、土压力以及土压力的空间性、基坑塑性应力应变分析,得到了一些对基坑工程设计和施工有工程实际意义的结论.     

分层降水开挖对超大平面深基坑坑底回弹及桩基的影响

基坑回弹既破坏先期实施结构,也影响工后沉降本文基于经典土体压缩及回弹理论,考虑土体应力路径变化,建立了考虑基坑分层降水开挖的坑底回弹理论模型,研究了超大平面深基坑中分层降水开挖对坑底回弹的影响,并基于有限元分析了桩土地基分层降水开挖时坑底回弹及桩身轴力分布。结果表明,坑底回弹与土体应力路径有关,基坑降水开挖分层越多坑底回弹越大;桩土地基中降水开挖分层越多,桩身受拉状态越久,但最终桩身应力分布与分层数无关。     

淤泥软土深基坑有限元模拟计算

当开挖地层范围内存在淤泥软土时,深基坑开挖的变形需要引起重视。对福州某深基坑工程开展有限元模拟,根据计算结果,分析了不同工况下支护结构的变形和受力、周围地表沉降、基坑坑内隆起等分布规律。在淤泥软土深基坑,支撑梁面的标高确定十分重要,合理的布置内支撑梁数量和间距,可显著减小围护结构的最大变形值。结果表明：基坑在不同工况下,随开挖深度的增加,第n+1道支撑梁的变形、轴力明显比第n道支撑梁大;第n+1道支撑梁的剪力比第n道支撑梁小;随着开挖深度加深,基坑坑底的隆起变形值逐渐增大;围护桩的最大位移值和弯矩值随开挖深度增加逐渐增大。施工支撑梁后,桩身最大位移和弯矩位于最下面一道内支撑和坑底的腰腹部位。基坑阳角部位和长跨度边的中间部位的变形最大,基坑的最大隆起变形主要发生基坑中部,距离围护桩越近,隆起变形值越小。     

深基坑排桩锚杆支护体系数值模拟分析

采用F lac3D软件对广州某深基坑支护工程进行了开挖数值模拟分析,研究了基坑的侧壁水平位移、基坑地表沉降、坑底隆起量等技术指标随着基坑开挖深度的变化情况。研究表明,排桩锚杆支护体系能有效控制基坑开挖变形,水平最大位移出现在基坑侧面顶面中级位置,且随着开挖深度的增加而逐渐减小,此外,基坑周边地表的沉降较小。因此,对以此类地质条件的基坑工程,具有一定的现实指导价值。     

反压土和中心岛式开挖在某深大基坑工程中的应用

为了减小坑底隆起、支护结构过大位移以及增强稳定性,反压土和中心岛式开挖模式被广泛应用于深大基坑施工。文章采用数值模拟方法,以合肥大学城地下工程为例,研究了反压土和中心岛式开挖联合使用对支护结构、位移和稳定性的影响。研究表明,反压土和中心岛式开挖联合使用能大幅度减小各施工步支护结构的内力和基坑变形,通过设置三道斜撑,在其中预留反压土开挖来降低施工过程中引起的土体沉降,减少了开挖工序时支撑与反压土的相互干扰。采用此种方式可增强基坑整体稳定性,经济合理,施工效率较高,为深大基坑的施工提供参考借鉴。