软土地区偏压基坑抗隆起稳定安全系数的强度折减法研究

针对偏压工况下软土地区基坑开挖的坑底隆起问题,建立了二维有限元强度折减分析模型。对偏压范围、偏压距离以及偏压荷载大小对抗隆起稳定安全系数的影响进行了数值模拟分析,同时对比了极限平衡法、极限分析法和上述数值方法在偏压工况下的抗隆起稳定安全系数。结果表明:偏压范围越大或偏压距离越小,基坑抗隆起稳定安全系数越小;不同深宽比下的基坑抗隆起稳定安全系数均随偏压荷载大小增加而线性减小;Terzaghi极限平衡法和极限分析法均高估了偏压基坑的抗隆起稳定性,偏危险;BjerrumEide极限平衡法和基于Prandtl机构的规范法低估了偏压基坑的抗隆起稳定性,偏保守。     

超大深度基坑抗隆起稳定系数研究

本文引入深部土本构模型,并将其带入到超大深度基坑抗隆起稳定安全系数的计算模型,得出不考虑土体各向异性的超大深度基坑抗隆起稳定安全系数。进一步通过算例分析了土体参数和基坑工程参数对超大深度基坑抗隆起稳定性的影响。     

基于强度折减法的圆形深基坑坑底抗隆起稳定性分析

用于一般形状基坑的坑底抗隆起稳定分析方法因不能考虑圆形基坑环向土体挤压作用而不适合于圆形基坑的分析。基于非线性有限元提出了轴对称条件下基坑坑底抗隆起稳定分析的强度折减方法。研究表明：圆形基坑强度折减到破坏时的滑裂面形状与一般形状基坑的滑裂面形状相似,但圆形基坑的滑裂面并不通过围护墙墙底,而是通过墙底下方的土体。采用平面轴对称有限元的强度折减法分析得到的坑底抗隆起稳定系数较平面应变有限元强度折减分析得到的稳定系数高得多。当开挖深度很小时,圆形基坑具有较大的坑底抗隆起稳定系数;但其值随着开挖深度的增大而逐渐减小。圆形基坑的坑底抗隆起稳定系数随着围护墙插入比的增大呈线性增加。最后采用基于平面轴对称有限元的强度折减法分析了上海世博500kV地下变电站圆形基坑的坑底抗隆起稳定性。     

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.     

考虑基坑形状和平面尺寸的抗隆起稳定安全系数及异形基坑的稳定性分析

基坑的常见形状有条形、矩形、圆形和手枪形等;其他条件相同时,不同形状基坑的抗隆起稳定安全系数不同。但是,目前国内基坑规范推荐的分析基坑稳定性的方法基本上都不能考虑基坑形状对稳定性的影响。在一个基坑开挖卸载模型的基础上,给出一个可以综合考虑基坑的平面形状、尺寸和插入比影响的抗隆起稳定安全系数。对于条形、矩形和手枪形基坑,可以通过解析方法计算该安全系数;而对于圆形基坑,可通过数值积分计算该安全系数,从而解决了圆形基坑稳定性分析的难题。分析表明,当圆形基坑直径较大时,该安全系数与超宽条形基坑的安全系数是统一的,说明给出的安全系数适用范围较广。对于黏性土地层中围护插入比较小的基坑,该方法可以退化为Terzaghi方法。由此得到的地基承载力系数与斯开普顿建议值的变化趋势一致,其合理性可由现场实测数据和强度折减法的计算结果证实。现场统计结果表明,圆形基坑的抗隆起稳定安全系数与围护变形有归一化关系,可利用该关系确定安全系数的容许值,也从侧面说明本文方法的合理性。     

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。     

基于强度折减法的软土基坑抗隆起稳定性分析

基坑抗隆起稳定性验算是软土基坑支护设计中的一项重要内容。本文结合基坑工程实例,采用有限元强度折减法对基坑坑底的抗隆起稳定性进行分析。主要分析总结了基坑开挖深度、支护结构入土深度、支护结构刚度、基坑深宽比以及坑底软土层厚度对基坑抗隆起稳定性的影响规律。研究表明:基坑开挖深度、基坑宽度、支护结构入土深度和坑底软土层厚度等参数的变化均对基坑抗隆起稳定性有一定程度的影响,而支护结构刚度参数对抗隆起稳定性影响不明显。通过与规范法计算结果的对比分析,证明了有限元强度折减法在基坑抗隆起稳定性分析中的适用性。     

基坑抗隆起稳定的块体集上限分析

采用块体集上限法构造了基坑抗隆起稳定问题的运动许可速度场,分析了各种条件下不排水黏土基坑抗隆起稳定系数和破坏面特性。通过对考虑坑底坚硬土层、挡墙入土深度和基坑外侧地表超载条件下,块体集上限分析结果与已有文献结果的对比,验证了方法的有效性。块体集上限法克服了多块体上限法存在破坏面假设的缺点,不仅适用范围更广,同时可以得到更完整的基坑抗隆起优化破坏面。在考虑支护挡墙入土深度时,块体集上限法所得基坑抗隆起稳定分析结果优于多块体上限法和强度折减有限元法,具有较大优越性。     

考虑土体吸力基坑抗隆起稳定性极限上限分析

软土及高水位地区基坑降水对土体抗剪强度及基坑稳定性有积极作用。基于有效饱和度和土-水特性参数的非饱和吸应力模型,推导了地下水位面以上土体吸应力的空间分布规律。在此基础上,假设基坑地连墙与土体之间部分粗糙,考虑土体吸应力引起的土体内能耗散,基于塑性极限分析上限定理采用Terzaghi机构推导了基坑抗隆起稳定性的上限解。对比分析了考虑降水与不考虑降水时基坑抗隆起稳定性的差异,研究了基坑降水条件下坑底抗隆起稳定性与基坑深度、地下水位以及土体内摩擦角,进气值等因素的关系。研究结果表明,在降水条件下,水位线以上土体基质吸力提高,土体抗剪强度增加,基坑抗隆起稳定性随降水深度的增加而显著提高,基坑抗隆起稳定性随基坑开挖深度的增加而降低。研究结果为基坑降水施工过程中的抗隆起稳定性分析提供了一定的理论依据。     

软黏土中坑中坑式抗隆起稳定安全系数计算

坑中坑的开挖会明显降低基坑的抗隆起稳定性,目前的基坑抗隆起稳定分析方法基本没有考虑坑中坑的影响,导致基坑设计偏于不安全。在不同的参数影响下,坑中坑式基坑存在三种不同的破坏模式。对传统的圆弧滑动法的假定圆弧面进行改进,通过移动圆弧面的圆心,分别构建不同破坏模式下对应的圆弧滑动面。根据圆弧滑动面的特征,全面搜索得到最危险的滑动面,从而确定坑中坑式基坑的抗隆起稳定安全系数。将该方法与强度折减有限元法进行对比,通过算例分析内坑宽度及深度、内外坑间平台宽度、软土层的不排水抗剪强度对基坑抗隆稳定性的影响。发现改进的圆弧滑动法计算得到的抗隆起稳定安全系数与强度折减有限元法基本吻合。     

基坑开挖卸荷引起的公路桥梁桩基变形受力响应

采用两阶段分析法分析基坑开挖卸荷作用下公路桥梁的受力变形规律,首先基于明德林解析解,利用复合辛普森公式进行数值积分求解得出基坑侧壁卸荷与坑底卸荷同时作用下土体内桩体位置处的水平附加应力; 其次采用Kerr三参数地基模型建立公路桥梁桩基的挠曲微分方程,结合水平附加应力,利用有限差分数值计算方法得到桩基挠曲微分方程的数学解析矩阵表达式。利用所得计算公式对公路桥梁桩基附近有基坑开挖的工况进行计算,并通过与数值模拟计算结果的对比验证所提计算方法的有效性; 最后针对桩基轴向荷载大小、基坑与桩基距离及基坑三维尺寸进行了影响因素分析。结果表明:桩基轴向荷载的变化对桩基水平位移及桩身弯矩影响不明显; 随着桩基与基坑距离的加大,桩基水平位移及最大弯矩逐渐减小,并且在较大距离范围内桩基水平位移及弯矩变化愈发平缓; 开挖深度对桩基水平位移及弯矩的影响远大于开挖长度和开挖宽度,基坑开挖宽度对桩基的影响最小。     

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。     

济南典型地层基坑空间效应规律研究

针对山东省会文化艺术中心基坑开挖过程,利用有限元软件PLAXIS 3D建立了能够考虑基坑空间效应的三维整体有限元模型;得到了基坑阴角、阳角及开挖宽度对支护结构的影响,并对其做了深入分析;总结了考虑基坑开挖深度、宽度以及支护结构插入深度的基坑变形公式,分析了坑趾系数、深度比等因素对外坑支护结构的影响,明确了济南地区基坑空间效应规律;对整体计算、单元计算以及二维计算结果进行了对比。结果表明:考虑空间效应的基坑整体计算方法更为合理;对于超深超大基坑,建立三维计算模型时考虑空间效应对基坑支护结构及周边环境影响,对把握基坑整体工作机理,避免安全事故,以及精细基坑设计的整体布局和空间优化具有借鉴及参考意义。     

非对称荷载基坑内支撑支护结构设计计算方法

从分析深基坑内支撑式支护结构水平刚度系数不动点调整系数着手,探讨了非对称荷载条件下深基坑内支撑式支护结构设计计算方法。归纳了非对称荷载的5种典型类型;总结了非对称荷载条件下,内支撑式支护结构受力变形以及坑外地面沉降的差异特征;为实现不动点调整系数量化取值,提出了非对称荷载土压(力)比的概念和计算公式;根据非对称荷载土压比的大小,建立了不动点调整系数与非对称荷载土压比的线性关系式;利用内支撑两端轴力相等原理,提出了内支撑支护结构变形控制设计方法。并用本文推荐的不动点调整系数计算方法和数值分析方法对工程实例进行了支护结构受力变形和地面沉降计算。     

广州地铁燕塘站基坑降水的三维渗流场有限元分析

基坑降水是地铁深基坑工程施工设计所关注的重点问题,尤其要关注基坑降水后的三维渗流场分布、降水效果和渗透稳定等。本文采用了潜水承压水稳定渗流场理论和改进的截止负压法对广州地铁燕塘站深基坑降水后的三维渗流场进行了有限元分析。研究了布置不同抽水井和帷幕灌浆等多个工况的渗流场分析和基坑涌水量。研究结果表明,采用抽水井和对承压含水层进行灌浆帷幕的设计方案,深基坑降水后的渗流场和地基的渗透比降满足设计要求。     

考虑二维和三维尺寸效应的基坑抗隆起稳定安全系数

大量工程实践均表明,小尺寸基坑具有更好的稳定性,表现出明显的尺寸效应。但现有规范推荐的基坑稳定分析方法均假设基坑宽度和尺寸对安全系数没有影响,造成小尺寸和狭窄基坑围护设计的巨大浪费。目前,还没有采用解析方法计算的安全系数能够合理地考虑基坑的三维尺寸效应。为解决基坑稳定性的三维尺寸效应问题,提出了一个新的基坑安全系数K_W,把基坑底隆起失稳问题简化为弹性半空间上在坑底施加一个负载所引起的塑性区扩展问题。基坑开挖形成的负载绝对值为γ₁H。围护墙的存在导致基坑达到失稳极限状态时的塑性区向下扩展延伸,当塑性区的破裂面通过围护墙底时达到负载的极限状态。采用弹性力学解析解可计算出负载引起的附加应力,与地应力场叠加可计算出极限负载p_u的大小,考虑坑外超载q后,定义K_W=p_u/(γ₁H+q)。利用这个新的安全系数不但可以分析长条形基坑宽度和矩形基坑大小对围护结构稳定性的影响,还可以针对基坑不同位置计算安全系数。本文方法为利用基坑的二维和三维尺寸和空间效应缩短围护结构入土深度提供了一个有力的理论工具,有极高的推广应用价值。     

围护墙一支护桩复合结构在基坑工程中的应用

本文依托成都某基坑工程,针对永久性桩锚支护结构,采用杆件有限元法和等值梁法联合设计的方法,研究了大刚度桩锚支护结构的力学性状与变形特征。研究内容涵盖了基坑开挖阶段、正常使用阶段和地震发生阶段三种情况。首先,在基坑开挖阶段建立杆件有限元模型和等值梁法模型,通过优化设计,确定了永久支护结构的技术参数;其次,利用FLAC软件建立三维数值分析模型,验证了基坑开挖工况、地下水恢复工况下数值模型的稳定特征;最后,输入地震荷载,模拟计算模型的动力反应,获得了静动力作用下永久支护结构的力学变形特性曲线。通过设计计算结果与实际监测数据对比,确定了满足整体稳定安全系数≥2．0、锚杆抗拉安全系数≥2．0、荷载分项系数为1．25及工程重要性系数为1．1要求的桩锚支护结构在七度抗震设防烈度下的永久性与安全性。     

基坑工程重要性定量分级及其应用

现有的国家和地方标准及有关文献中,虽然都涉及了基坑工程重要性等级的划分规定,但有的规定太过单一,有的则过于笼统,不好操作,不利于基坑工程安全及重要性等级的评判和划分。该文提出按计算公式对基坑工程重要性进行定量分级,以便更清晰、更仔细地对基坑工程重要性等级进行评判,从而根据分数和等级,能更容易、更恰当地确定相对应的基坑支护类型和支护方案。     

杭州某商业楼基坑变形分析

通过运用有关基坑变形的计算方法对杭州某商业楼基坑工程进行基坑变形的计算,m法计算得基坑最大位移为29．2mm,基床系数法求得基坑最大位移为7．2mm,实际基坑最大位移为174．6mm,基床系数法求得基坑变形特点与实际情况不同。影响基坑变形的因素很多．本研究结合工程实际确定土的比例系数和桩的变形系数,并充分考虑影响基坑变形的因素,之后确定土体参数、支撑条件、支护桩入土情况、施工进度的影响因子,对已有的计算方法进行分析和修正。最后得出合乎本工程的基坑变形计算方法,能在实际工程中对深基坑变形进行及时准确地预测和分析。     

用有限元方法分析基坑开挖的可靠度

基坑稳定性评价是岩土工程中的重要问题,基坑土体参数通常表现出较强的变异性,因此可靠度分析方法能更合理评价基坑的稳定状态。采用有限元方法对基坑开挖、支护进行模拟,并对开挖后的基坑进行强度折减计算,得到基坑稳定性安全系数,然后结合Rosenblueth统计矩法对基坑稳定性进行可靠度分析。分析方法简单,能够获得合理的结果,可为基坑工程设计和施工提供参考。