黏性隔水层基坑突涌机制的离心模型试验

 针对承压水作用下基坑底隔水层为黏性土体的情况,设计突涌离心模型试验,分析不同开挖深度和水位作用下围护墙的弯矩、水平位移与稳定性,观测坑底土体隆起和突涌破坏状态。试验结果表明：随着承压水头的升高或开挖深度的增加,土体隆起变形的曲率变大并在坑底中央逐渐产生裂隙破坏;墙体被动侧土体抗力逐渐减小,围护墙弯矩和水平位移逐渐变大;围护墙后土体内形成竖向裂纹,基坑发生踢脚破坏。考虑土体强度的基坑抗突涌稳定性分析,宜将土体黏聚力折减来反映土体与围护结构接触缺陷、隔水层裂隙发育以及受到地下水软化等不利因素的影响。     

软土地层中深基坑SMW工法施工数值分析

考虑某市妇女活动中心大楼地质条件及周边环境特点,通过方案优选提出了基坑SMW工法的施工方案;基于有限差分理论,采用FLAC3D计算软件对基坑不同开挖工况下基坑坑底回弹、基坑周围地表沉降、钢支撑内力及SMW围护结构的侧移变形进行了模拟计算,结果表明:基坑开挖过程中坑底出现明显的回弹变形,基坑周边由于地表附加荷载的影响出现一定的沉降,支护墙侧向水平位移随开挖深度的增加而增大,布设横向钢支撑后墙体的侧移得到有效控制,钢支撑轴力随开挖深度的增大而增大。采用SMW工法进行施工,坑底回弹变形、支护结构内力及支护墙侧移量都在安全控制范围以内,由此表明采用SMW工法进行支护设计是合理可靠的。     

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...     

分区开挖基坑各分区变形相互影响分析

通过分析上海地区某长条形深基坑分区开挖围护地下连续墙侧向变形、立柱桩沉降、支撑轴力等监测数据,研究分区开挖工况下先挖分区基坑与后挖分区基坑变形相互影响特征。研究发现:后挖分区基坑地下连续墙变形数值明显小于先挖分区,表明先挖分区开挖使后挖分区在一定范围内土体提前释放应力;结构回筑阶段地下连续墙侧向变形有明显回弹,墙后土体没有回弹;后挖分区坑底隆起使先挖分区结构回筑阶段产生坑底隆起叠加效应;后挖分区坑底支撑轴力及波动幅度较先挖分区数值相对较小。研究成果为后续深基坑分区开挖变形控制提供借鉴。     

承压水作用下深基坑突涌稳定性及其参数影响分析

建立了软土深基坑抗突涌判断的弹塑性有限元数值分析模型,分析承压水位作用下的坑底突涌稳定性与基坑变形性状,并将抗突涌稳定性数值计算结果与现有理论分析方法作比较,验证数值计算的合理性。在此基础上,对影响抗突涌稳定性的承压水头、隔水层厚度、土体强度等因素进行参数分析,探讨围护墙水平位移与坑底回弹隆起的变化规律。分析结果表明:数值计算方法可以考虑坑底隔水层实际受力条件与土体强度对突涌稳定性的影响,较传统方法更为合理。随着承压水头的降低、坑底隔水层厚度的增加与土体抗剪强度的增强,基坑围护墙水平位移与坑底的回弹隆起逐渐减小。工程中应综合考虑采用多种措施,提高深基坑的抗突涌稳定性,达到经济合理的安全措施。     

应变相关修正剑桥模型在基坑开挖中的应用

提出考虑上海软土在小应变情况下刚度随应变非线性衰减的应变相关修正剑桥模型(SDMCC),将其应用于基坑分步开挖和支护的数值分析中。采用三维快速拉格朗日方法(FLAC3D),建立了考虑支护结构与土体的接触作用的基坑有限差分数值模型,土体采用应变相关修正剑桥模型,分析了基坑开挖过程中围护墙侧移、地表沉降、坑底隆起等变形性状。     

某地铁深基坑顺逆结合开挖变形性状的实测分析

目前对于软土地区采用顺逆结合法开挖的深基坑变形性状研究还较少。研究了杭州某34.5m深的地铁基坑在顺逆结合开挖方法下的变形性状,分析了基坑开挖对一倍开挖深度距离内邻近地铁隧道附近土体的影响。研究结果表明:(1)逆作板加强了围护结构体系的刚度,有效地限制了地下连续墙的侧移、墙后地表沉降和立柱隆起,进而限制了邻近隧道附近土体的位移;(2)合理的土体开挖顺序能有效地限制基坑中间处的墙体侧移,使得该截面的墙体侧移并非是沿基坑长边所有截面中墙体侧移最大的;(3)隧道与附近土体相互作用明显,附近土体在隧道埋深处都随刚度相对较大的隧道向基坑内呈现一定程度的水平移动,而上部土体的水平移动随着空间位置的不同而表现各异。相关结论对软土地区类似深基坑工程的变形控制具有一定的参考意义。     

长江漫滩高承压水地基地连墙承载特性现场试验研究

 针对长江漫滩高承压水地基,以南京青奥轴线-梅子洲过江通道基坑为依托工程,开展格栅地连墙和普通地连墙承载特性的现场试验研究,分别测试研究其墙顶水平位移、墙体深层水平位移、地表沉降、支撑轴力等随基坑开挖及时间的变化规律。主要结论如下：(1) 墙顶水平位移在支撑设置后均有回弹变形趋势,变形受支撑架设、预加轴力及拆除影响较大;(2) 2种墙体深层水平位移随深度均呈“胀肚型”变化趋势,两者最大侧移均发生在埋深中上部区域;(3) 格栅地连墙在基坑开挖初期,地表先小幅隆起,普通地连墙无隆起现象,且沉降明显偏大,两者随距墙体距离增大沉降逐步变小,且不同距离处差异沉降在基坑开挖后期均有增大趋势。     

内撑式深基坑承压水抗突涌稳定数值模拟技术

承压水作用下,内撑式深基坑的突涌稳定状态与围护墙水平位移、土压力分布及坑底回弹变形等因素密切相关。建立了深基坑突涌稳定的数值分析模型,分析不同承压水位作用下的坑底突涌破坏机制、稳定性及相应的基坑变形性状,并与已有分析方法作对比。分析结果表明,承压水作用下,基坑围护墙内侧隔水层表面剪切应变最大,是突涌破坏的最危险位置。随着坑底承压水位的升高,隔水层内的剪切应变增量逐渐变大并向下部土层发展,最终在隔水层与承压含水层界面处产生楔裂破坏,隔水层整体顶升破坏。同时,基坑变形状态表现为,围护墙弯矩和水平位移逐渐增大,被动侧土压力逐渐减小,最终围护墙发生踢脚破坏,坑底土体大量隆起回弹。相对于压力平衡法和均质连续梁板法等理论方法,数值分析方法可以分析坑底土体的突涌渐进发展过程,较好地反应内撑式基坑抗突涌稳定性与围护墙及土体变形性状的相互影响,计算结果更为符合工程实际。     

内墙插入比对坑中坑基坑变形影响的敏感性分析

以苏州某地铁换乘站坑中坑为基本模型,采用土体卸载条件下的HS有限元模型,系统研究了内墙插入比对坑中坑基坑支护结构和基坑土体变形的影响。结果表明:外墙侧移受内墙插入比影响甚微,除内墙插入比0.25时出现踢脚破坏外,内墙墙身、墙顶侧移随内墙插入比增大而增大,而内墙墙脚趋势相反。内坑底在距内墙10m附近出现显著隆起区,最大隆起量在96~99mm范围内并不受插入比影响,但隆起范围随插入比增大而增加;在显著隆起区外,内坑隆起量稳定在90mm,且不受插入比影响。外坑坑底隆起和外坑坑背沉降受内墙插入比影响较小。     

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。     

基坑开挖前潜水降水引起的地下连续墙侧移研究

在天津地铁3号线某车站基坑工程开展了现场潜水预降水试验与测试,发现基坑开挖前的潜水预降水即可引起可观的地下连续墙向坑内的位移,进而引起坑外地面及建（构）筑物沉降;并对比了预降水前在地下连续墙墙顶设置水平支撑与否及分段降水时对应的地连墙侧移模式及大小,发现降水前提前在墙顶设置水平支撑能够大幅度减小预降水过程中地连墙墙顶侧移,并使得墙体侧移模式由悬臂型转化为内凸型。对试验依托的实际工程,结合有限元软件ABAQUS建立考虑降水井瞬态降水的三维流固耦合模型,研究了基坑开挖前潜水降水过程地连墙侧移机理。研究表明,基坑开挖前潜水降水导致坑内土体在土体自重和墙体侧压力作用下发生三向固结,从而导致墙体发生侧向位移,同时坑内外墙、土压力发生重分布。基坑提前设置第一道水平支撑再降水、结合信息化施工分层分段降水等均可有效减小基坑开挖前潜水降水引起的变形。     

坑内降水基坑底不同位置土体变形性状的室内试验研究

在分析坑内降水的基坑开挖中坑底土体的应力变化的基础上,对基坑降水与开挖交替作用下坑内不同位置土体的变形性状进行研究,并与仅考虑基坑开挖作用下土体的变形性状进行比较。试验结果表明,分步降水、开挖交替作用下坑底不同位置土体的变形性状相对于仅考虑开挖时均显著改善,其初始卸荷变形模量均明显提高。对于坑底不同位置的土体,降水均能显著减小基坑回弹总量。但由于降水使每开挖步土单元释放的应力加大,分层每开挖步基坑的回弹变形比没有考虑降水时的回弹变形大。模拟靠近地连墙附近土单元应力路径的试验结果表明,降水开挖交替作用下地连墙附近土单元其开挖步的回弹变形明显大于基坑中心的土单元,并且可能导致考虑降水条件下基坑边部土体单元总的回弹变形大于没有降水时的总回弹变形。最后,坑内降水对基坑内土体变形性状、坑底回弹的影响与降水时间、降水深度、土层渗透系数等密切相关。对地下水位以下的超深开挖,应考虑大深度降水对坑内土体力学性状及回弹变形的影响。     

上下同步逆作法深基坑及邻近地铁车站变形分析

以北京上下同步逆作法基坑工程为背景,运用PLAXIS 3D有限元软件对上下同步逆作法基坑施工的全过程进行模拟,研究上下同步逆作法基坑的受力、变形特性及其对邻近地铁车站的影响.结果 表明:上部结构施加的竖向荷载和地下连续墙水平荷载耦合会增大地下连续墙水平位移和弯矩;地下连续墙后有地铁车站存在时,由于其遮蔽作用,地表沉降范围随开挖深度增加基本不变,最大沉降比无地铁车站时大17％;随开挖深度增加,二期立柱的隆起随坑底隆起增大不断增大,而一期立柱则在坑底隆起和上部荷载共同作用下由隆起逐渐转为沉降;地铁结构埋深和距基坑边缘的距离对结构变形量和变形形式影响显著,地铁结构的最大变形与基坑开挖深度近似呈线性正相关.     

上下同步逆作法深基坑及邻近地铁车站变形分析

以北京上下同步逆作法基坑工程为背景,运用PLAXIS 3D有限元软件对上下同步逆作法基坑施工的全过程进行模拟,研究上下同步逆作法基坑的受力、变形特性及其对邻近地铁车站的影响.结果 表明:上部结构施加的竖向荷载和地下连续墙水平荷载耦合会增大地下连续墙水平位移和弯矩;地下连续墙后有地铁车站存在时,由于其遮蔽作用,地表沉降范围随开挖深度增加基本不变,最大沉降比无地铁车站时大17％;随开挖深度增加,二期立柱的隆起随坑底隆起增大不断增大,而一期立柱则在坑底隆起和上部荷载共同作用下由隆起逐渐转为沉降;地铁结构埋深和距基坑边缘的距离对结构变形量和变形形式影响显著,地铁结构的最大变形与基坑开挖深度近似呈线性正相关.     

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.     

车辆动力荷载对地铁基坑开挖变形的影响

通过数值模拟方法研究了车辆动力荷载作用对基坑开挖变形的影响,对比分析了考虑车辆动力荷载、不考虑车辆动力荷载、不考虑车辆荷载三种荷载工况下基坑围护结构及周围土体变形规律。分析认为:基坑开挖完成后考虑车辆动力荷载与不考虑车辆动力荷载作用下基坑围护结构最大侧移差值不超过5%,地表最大沉降差值不超过5%,考虑车辆荷载与不考虑车辆荷载作用下坑底最大隆起位移差值不超过10%。     

地铁车站深基坑地下连续墙变形监测

目前软土地区地铁车站深基坑多采用地下连续墙作为围护结构,通过对上海轨道交通10号线同济大学站基坑地下连续墙现场监测结果的分析,研究了基坑开挖深度与地下连续墙侧移及最大相对侧移的关系,同时给出了地下连续墙最大侧移及最大侧移位置随开挖时间的变化规律,并对不同测点的侧移结果进行分析比较。结果表明：长条形地铁车站深基坑虽然是对称结构,但是对基坑外侧土体进行加固一侧的地下连续墙的变形远远小于未经加固一侧的变形,所以,在对基坑设计时一定要考虑土体加固的影响。     

超深富水基坑开挖工程突涌以及变形分析

以宁波轨道交通7号线明海大道站标准段超深基坑工程为例，通过模拟承压水作用条件下的基坑开挖模型，研究了基坑开挖对周围环境的影响。在数值模拟的结果基础上，结合基坑抗突涌验算，预测了地面沉降、地下连续墙的变形以及基坑内隆起变形，并进行了参数研究。结果表明：基于HSS本构模型模拟超深富水基坑开挖工程，地连墙水平变形值和坑底隆起变形均小于位移控制值，与现场实际和工程经验一致；经验算，基坑抗突涌与基坑底部稳定性均满足要求。因此无需进行降承压水处理以及坑底加固，现有施工方案已能满足工程的安全性考虑；参数研究表明，基坑变形对地下连续墙入土深度并不敏感。在宁波地区进行深基坑工程时，不建议采取增加地下连续墙深度的方式来控制变形。