基于HSS模型的上海地铁深基坑开挖变形分析

为研究上海软土地区地铁深基坑开挖的变形性状,选取上海地区一典型软土地铁深基坑,基于土体小应变硬化模型(HSS模型)和相应的模型参数,采用PLAXIS 3D软件对该基坑的开挖过程进行了三维有限元数值模拟,并结合现场监测的数据对基坑围护结构的侧移和坑外地表沉降进行了对比。结果表明:使用HSS模型和合适的模型参数可以有效地模拟基坑开挖过程中的变形性状,实测结果与有限元分析结果相吻合,具有很好的工程实用价值; 该上海地铁深基坑的最大地表沉降与围护结构最大侧移间的关系符合上海地区最大地表沉降与围护结构最大侧移间的统计关系; 围护结构的最大侧移深度发生在基坑的开挖面处; 长窄型地铁深基坑仍存在较明显的空间效应,基坑长边中部的变形大于基坑角部,在长窄型基坑的设计和施工中应采取针对性措施。     

隔水帷幕对深基坑降水开挖变形控制的影响

依托杭州沿江大道地下综合管廊深基坑工程,土体采用HSS模型进行有限元数值模拟,分析基坑降水开挖下基坑及邻近管线的变形,模拟结果与监测结果吻合较好,验证了有限元计算模型和参数选取的合理性。基于模拟提出隔断式基坑降水优化方案,并研究稳态渗流下隔水帷幕插入深度不同时基坑及邻近管线的变形响应。结果表明:随着悬挂式隔水帷幕深度加深,坑内外水头差线性增大,围护结构侧移峰值线性增大,管线竖向位移、坑外地表沉降线性减小;相较于悬挂式隔水帷幕,隔断式隔水帷幕对控制基坑降水引起的坑外地表沉降及邻近管线变形均有着显著优势,但对于围护结构变形控制则不利。     

基坑封闭试验对围护结构及周边环境影响分析

基于上海软土地区某深基坑工程地下连续墙施工完成后的封闭性试验,分析围护结构及首道撑施工完成、基坑开挖前的承压水降水试验引起的围护结构变形实测数据,通过理论计算分析由此引起的坑外地面沉降.得到的主要结论有:复杂敏感环境基坑工程开挖前封闭性试验的环境影响不容忽视,封闭性试验引起的围护结构最大侧向位移达开挖深度的0.12％.邻地铁侧设置小坑可以有效减小承压水降压引起的基坑外围地下连续墙变形及坑外地表沉降.小基坑外侧地下连续墙最大水平位移约为大基坑地下连续墙最大水平位移的30％.小基坑地下连续墙外侧地表最大沉降约为大基坑地下连续墙外最大地表沉降的35％.     

上海地区板式支护体系基坑变形预测简化计算方法

基坑变形预测是分析基坑开挖对环境影响的核心内容之一。收集了上海地区65个常见的板式支护体系基坑工程案例,并对其进行了分类。对不同类型的板式支护体系基坑建立不同的基于土体HS-Small模型的平面应变有限元模型进行分析。根据室内土工试验结果与基于实测数据的参数反演分析,确定了上海软土地区典型土层土体的HS-Small模型计算参数。通过对108个有限元计算结果的分析及归一化,推导了能够综合考虑基坑系统刚度、基坑深度和基坑宽度的上海地区板式支护体系基坑围护结构最大侧移和地表最大沉降的简化计算公式,并且提出了基坑围护结构侧移曲线和地表沉降曲线,同时也给出了上海地区板式支护体系基坑变形的预测流程。采用本文给出的简化方法预测了上海地区的7个工程的变形并与实测结果进行了比较,结果表明该方法能较好地预测上海地区的板式支护体系基坑的变形。     

上海滨江软土地区深基坑工程变形特性实测分析

上海某变电站深基坑工程位于滨江软土地区,为了确保工程施工的顺利开展,基坑开挖施工期间进行了全面监测。监测内容包括坑外承压水水位、围护结构侧移、围护结构外侧土体侧移、围护结构顶部竖向位移、立柱回弹以及支撑轴力。监测数据表明:采用早强混凝土可能会引起较大的围护结构侧向位移;围护结构的侧向位移随开挖深度增大而增大,最大侧移深度随开挖深度增大而下移,均处于开挖面的附近;围护结构外侧土体的侧向变形发展规律与围护结构基本一致,且外侧土体的侧移均小于其对应围护结构的侧移;而底板的整体浇筑和地下结构施工对基坑变形有很好的限制作用。     

上海滨江软土地区深基坑工程变形特性实测分析北大核心

上海某变电站深基坑工程位于滨江软土地区,为了确保工程施工的顺利开展,基坑开挖施工期间进行了全面监测。监测内容包括坑外承压水水位、围护结构侧移、围护结构外侧土体侧移、围护结构顶部竖向位移、立柱回弹以及支撑轴力。监测数据表明:采用早强混凝土可能会引起较大的围护结构侧向位移;围护结构的侧向位移随开挖深度增大而增大,最大侧移深度随开挖深度增大而下移,均处于开挖面的附近;围护结构外侧土体的侧向变形发展规律与围护结构基本一致,且外侧土体的侧移均小于其对应围护结构的侧移;而底板的整体浇筑和地下结构施工对基坑变形有很好的限制作用。     

不同围护结构变形模式对坑外深层土体位移场影响的对比分析

对某深基坑开挖全过程中围护桩的水平位移进行了实测,由于水平支撑提供的支撑刚度不同,不同位置处的围护桩可产生不同的水平位移分布模式,且最大水平位移值也存在明显差别。通过建立考虑土体小应变的有限元模型,针对4种典型围护结构变形模式引起的坑外深层土体位移场变化特点进行分析,结果表明：即使围护结构最大水平位移相同,由于侧移分布模式不同,基坑外地表和深层土体的竖向及水平位移场均可存在较大差别,从而可能对环境产生不同程度的影响。围护结构在内凸型和复合型模式下,坑外深层土体竖向变形可分为凹槽形沉降区、三角形过渡区和隆起区,而深层土体水平位移场可分为弓形变形区、变形过渡区以及悬臂形变形区；悬臂型模式下坑外深层土体竖向位移场只存在三角形变形区和隆起区,而水平位移场则全部呈悬臂形；踢脚型模式下的竖向位移和水平位移影响范围均为最大。在实际工程中除控制围护结构最大变形值外,尚应根据周围环境特点合理控制围护结构变形模式,并尽可能避免出现踢脚模式变形。     

软土地区隔断墙控制基坑变形的作用机理及其效果研究

以天津软土地区20个地铁车站基坑实测资料为背景,建立地铁车站基坑标准化模型,采用有限元与正交试验相结合的方法,重点研究隔断墙距同侧围护结构的水平距离L、隔断墙的刚度E及其入土深度H 3个主要设计参数对其控制围护结构内力、侧移以及坑外地表沉降的作用。结果表明:3个参数的变化对基坑的变形控制均有不同程度的影响,其中L主要影响围护结构内力及地表最大沉降,最大沉降可减小60%以上;H主要影响围护结构最大侧移,最大可以减小为未设置隔断墙时的50%左右;而E在常规变化范围内对基坑变形的影响相对较弱。其次,通过引入"相似结构"双排桩的计算理论,建立了L与隔断墙分担围护结构内力及土压力间的定量关系。最后利用Kung等基于可靠度理论提出的预测基坑变形的方法分析软土地区隔断墙的控制效果,同时与实测值和有限元计算结果进行对比,验证了上述结论的适用性。     

基坑周围深层土体沉降预测研究

工程经验表明:任意的围护结构变形形式均可近似利用正向转动、反向转动及挠曲等3种基本变形模式进行拟合,且通过对基坑开挖过程的有限元数值模拟可知,当围护结构发生上述3种基本变形模式时,坑外深层土体沉降存在较为明显的分布规律.利用3种基本变形模式对围护结构的侧移曲线进行拟合,求得所对应的最大位移值,然后根据3种基本模式所对应的坑外深层土体沉降曲线分布,求得每一基本模式所对应的坑外深层土体沉降分量,并进行叠加,从而求得坑外深层任意点的沉降值.     

软土地区坑中坑式基坑工程的变形特性研究

通过翻阅大量的文献,采集、整理、研究大量有关坑中坑式基坑工程的变形数据,对内、外坑开挖深度、间距,围护结构侧向变形值等有关参数之间关系进行分析,结果表明:当开挖总深度不变时,外坑围护结构最大侧向变形随内外坑间距的增大而减小,内坑围护结构最大侧向变形随内外坑间距的增大而增大;内墙插入比对外坑围护结构最大侧向变形量的影响不大,但内坑围护结构最大侧向变形量随内墙插入比的增大而减小。外坑围护结构最大侧向变形量随外墙插入比的增加有减小的趋势。在忽略内坑影响的情况下,外坑开挖深度与地表最大沉降量之间的关系类似,考虑内坑影响时周围地表沉降量相比单级基坑更大,同时内坑的开挖深度与地表最大沉降量不再符合单基坑的线性规律。     

地下连续墙深基坑开挖综合特性研究

本文在前人研究成果及笔者近年来工作的基础上,对软土地基地下连续墙作挡墙的深开挖理论进行了较为详细的研究,包括基坑周围地层变位机理研究、地表沉降与墙体侧移的预估、稳定性与地表沉降的关系、支撑轴力的预测、改善基坑受力及变形特性的具体施工措施和现场实测结论等等。本成果可供软土地区深基坑开挖的性态分析作参考。     

某紧临地铁车站土岩基坑设计与变形规律研究

广州某紧临地铁车站土岩组合深基坑,开挖深度大,周边环境复杂,变形控制要求非常严格。依据实际监测数据,详细分析了基坑施工各阶段的围护结构变形、土岩体侧移、支撑轴力、锚索拉力及周边环境沉降的变化规律。分析结果表明:围护墙与外侧土岩体最大水平位移均发生在土岩结合面附近;基坑开挖结束至底板施工期间,围护墙及外侧土岩体水平变形呈蠕变特点;地下室采用的“复合墙”及跳仓法施工技术,使施工完毕后的围护墙、土岩体水平位移均发生了明显回弹,最大水平位移约为开挖至基底时的40%~60%;开挖引起的周边地面沉降最大值发生在离坑边0.5倍开挖深度附近,沉降值约为邻近围护墙最大水平位移的0.47倍;条件允许时,土岩组合基坑可优先采用支撑+锚索组合支护方案。本工程的监测数据相互印证,揭示了该土岩深基坑在各种条件下的实际工作状况,可为类似情况深基坑的设计与施工提供参考。     

邻近建筑物对软土地基深基坑变形的影响分析

在软土地区中,邻近建筑物的存在将对深基坑变形产生较为显著的影响。结合具体深基坑工程实例,针对邻近建筑物对深基坑变形所产生的影响进行深入分析,并与实测结果进行对比验证,从而对基坑邻近建筑物对其变形所产生的影响有了较为深入的理解。邻近建筑物的存在不仅将导致邻近一侧围护结构的水平位移及坑外地表沉降增大,还将使得邻近建筑物一侧的坑外表沉降曲线分布型式由凹槽型转变为三角型分布,且最大沉降点发生在围护墙后,但建筑物的存在却减小了坑外地表沉降分布范围。     

某深基坑土钉墙支护位移控制的设计与观测

针对一开挖深度为12.6m深基坑土钉墙锚喷支护过程中的位移问题,本文在按稳定控制进行设计的基础上,采用FLAC3D三维快速拉格朗日差分程序,基于莫尔-库伦破坏准则和理想弹塑性模型,对基坑外土体的下沉和墙后土体的水平位移采用数值计算方法进行了变形控制设计,并对基坑开挖边坡水平位移和沉降量进行了现场观测。结果表明,现场水平位移和沉降量监测值与设计值较为接近。本文进行的土钉墙位移控制设计方法可为相关的深基坑支护工程提供参考。     

邻近隧道的岩质深基坑变形监测分析

以重庆某开挖深度近30 m、周围存在邻近隧道的岩质深基坑工程为例,介绍了支护桩加锚索、支护桩加分阶预留岩墙两种围护体系及基坑监测方案,并结合数值模拟对主要监测成果进行分析。分析结果表明:支护桩加分阶预留岩墙作为邻近隧道岩质基坑围护体系非常有效,桩身变形主要集中于土层部分,对坡顶部位进行加固,可有效提高边坡整体稳定性;邻近隧道会改变周围地表最大沉降点位置,其位置与隧道拱顶相对应;由于受连续介质及隧道几何形态的影响,围岩会改变位移场传递的方向,隧道主要表现为横向变形。     

基坑开挖引起的地面沉降估算

基于4种不同的围护结构基本变形模式,对上海地区典型土层分布状况进行了多种工况下的基坑开挖数值模拟计算。计算结果发现,在4种不同的围护结构基本变形模式下,墙后最大沉降量和基坑围护结构最大侧向位移之间呈线性关系,墙后的地面沉降曲线呈明显的正态函数分布,并可拟合得到其正态函数曲线表达式。在此基础上,提出了基于围护结构变形模式的地面沉降估算方法。工程实例验证表明,该方法具有一定的实用性和可靠性,不失为一种方便实用的估算基坑开挖引起墙后地面沉降的方法。     

基坑底部土体满堂加固模型试验与数值模拟研究

为探究基坑底部土体满堂加固对基坑变形和内力的影响,采用室内模型试验方法,研究了基坑底部土体满堂加固对基坑周围地表沉降、冠梁侧向位移、桩身弯矩以及桩后土压力变化的影响。运用ABAQUS有限元软件对模型试验进行数值模拟,将试验数据与数值计算结果进行对比,并分析了加固土体的水泥掺入比和加固深度对基坑变形的影响。结果表明:满堂加固对降低基坑底部隆起效果最为明显,对降低支护结构侧向位移较为明显,对减小地表沉降不明显;通过极差分析法得出,增加加固土体的弹性模量较增加加固深度对抑制支护桩侧向位移及坑底隆起更为有效;当水泥掺入比超过一定范围后,加固效果没有显著提升,建议在含水率为20%左右的软弱土层地区,水泥掺入比一般为5%～20%;土体的加固深度超过一定范围后,控制基坑变形的效果有所提高,但不明显,建议土体加固深度取0.4～0.45倍基坑深度。     

基坑开挖对临近桩基影响的实测及有限元数值模拟分析

基坑开挖引起的土体位移对临近建筑物桩基的影响越来越得到工程界的重视。对某基坑工程开挖进行的实测表明,基坑开挖可对临近桩基产生显著影响,并发现当排桩桩间距较大时,其后止水帷幕的水平位移可能大于排桩水平位移。以该实测工程为算例,采用三维有限元法进行了计算并与实测进行了对比。分析了桩基和基坑间距、桩基刚度、桩顶竖向荷载和桩基顶部约束条件等对桩基附加弯矩、位移的影响,并进行了评价分析,以期为有关的设计和施工提供参考。     

上海软土地区深基坑连续墙的变形特性浅析

地下连续墙是上海地区深基坑的主要围护形式.根据上海软土地区50个深基坑工程的实测结果,研究了连续墙的变形特性,包括基坑开挖深度、支撑系统的相对刚度对连续墙最大侧移的影响,最大侧移的深度及墙后软土层厚度对基坑变形特性的影响,得到的若干规律性结果,可为今后同类基坑工程的设计提供参考.     

基坑监测工程测斜技术的探讨

基坑监测工程中测斜有着重要的意义,测斜监测可以量测挡土墙板、排桩变形后的形状;计算不同深度土体(桩体)位移,监测是否有土体失稳的预兆及现象;总结坑边垂直剖面上的位移随坑边距离变化的规律。目前测斜的测距对量测结果的影响研究较小,且存在争议,此外,测斜测试过程中需注意起算点与位移方向等问题。本文针对测距、起算点及位移方向,对测斜技术进行探讨,希望对基坑监测工程有一定的参考价值。