考虑卸荷应力路径的基坑开挖土体变形研究

根据基坑开挖的特点,改进常规三轴试验仪器的控制程序。以此为基础,利用三轴仪对基坑开挖过程中土体的侧向卸荷过程进行模拟,获取土体变形参数,并对某工程实例进行有限元分析。分析结果表明,经过侧向卸荷三轴试验获得的土体变形参数的计算结果与实测数据更吻合。     

基坑开挖卸荷土体的本构模型真三轴试验研究

通过真三轴试验模拟基坑开挖过程中侧向卸荷土体的应力路径,针对武汉地区具有代表性的粉质粘土,进行了一系列真三轴排水和不排水固结剪切试验.试验分析结果表明,真三轴卸荷不排水试验的应力-应变关系曲线不符合Duncan-Zhang模型,但该试验曲线在低围压下基本符合Lade-Duncan弹塑性模型,在高围压下偏差较大;而卸荷排水试验的应力-应变关系曲线与不排水条件下Lade-Duncan弹塑性模型曲线吻合较好.由于排水试验耗时较长,因此在卸荷排水条件下的实际工程可以用不排水试验来代替,以便缩短试验时间.本文研究成果为进一步在该方面的研究和工程应用提供参考.     

多工况施工条件下基坑群变形特性分析

多个基坑近邻施工越来越常见,彼此间不同施工工况对变形影响较大。以武汉市地铁青菱站近邻基坑群工程为例,针对不同开挖顺序对基坑群变形影响问题,采用数值模拟的方法对不同基坑围护结构深层位移和基坑周边土体沉降的变形特性进行了分析。研究结果表明：在基坑群开挖过程中,基坑坑间土体沉降叠加效应受坑间距影响较大;不同开挖顺序对基坑外边侧围护结构变形和周边土体沉降影响不大,但对基坑内边侧围护结构变形有一定影响。3个基坑同时开挖基坑内边侧围护结构位移量最大,基坑依次顺序开挖位移量最小,先开挖2个基坑再开挖另一个基坑位移量位于二者之间。相关结论可为基坑群开挖顺序的设计提供参考。     

卸荷应力路径下基坑土体变形的有限元模拟

模拟基坑开挖周边土体应力状态,在真三轴仪上进行了相关应力路径试验,摸索土体变形特征;针对其变形特性,采用有限元程序,对土体变形进行了数值模拟,其结果较接近实际。     

基坑开挖土体应力路径分析

对某一窄长形基坑从理论分析及数值模拟两方面分析其开挖过程中周围土体的应力路径。数值模拟的结果与理论分析基本一致:基坑底部土体主要表现为竖直方向卸荷、水平方向荷载不变;侧壁土体主要表现为水平方向卸荷、竖直方向荷载不变;对介于底部和侧壁之间的土体,其应力状态受到侧向卸荷和竖向卸荷双重影响,因而应力路径呈现出两者共同作用的结果。对比分析开挖前后基坑侧壁土体球应力p和广义剪应力q随深度的变化发现:开挖前后侧壁土体的p,q均随深度的增加而线性增加,且直线的斜率与土体的重度有关,且随着开挖深度的增加,p,q随深度变化所拟合直线的斜率越来越小。     

基坑支护后地表变形特性的数值分析

目前在基坑支护的设计中常常采用梁一弹簧模型进行分析,然而这种方法对大型工程开挖过程的支护分析具有明显的局限性,特别是在软土、厚黏土地层中监测到墙体的位移有时会超过设计值.为了更准确地预测开挖过程对地表变形的影响,需要正确分析土与支撑墙的相互作用.采用二维有限元数值模拟方法和土体弹塑性模型(ST模型)分析了实际工程中基坑...     

基坑土体受超载影响的变形性状试验研究

用在武汉某高层建筑基坑钻取的原状土样,模拟基坑施工中的几种应力路径,进行了一系列室内三轴剪切试验,对存在超载作用的土体的变形性状进行了研究与分析,试验研究结论可供基坑工程变形计算参考.     

基坑开挖卸荷工程桩受力及变形特性分析

基坑开挖将引起坑底土体大面积回弹,带动坑内工程桩向上位移,改变桩土间受力状态。立柱桩上抬还将影响基坑的支撑体系,对基坑整体稳定性产生不利影响。本文基于桩弹性理论方法,充分考虑大面积基坑分步开挖卸荷、土体回弹对工程桩受力及变形的影响,采用残余应力法对土层回弹量进行计算,结合回弹量计算结果建立大面积基坑开挖工程桩位移和受力计算理论模型,分析桩顶荷载、基坑开挖深度以及桩长、桩径对桩侧摩阻力及桩土位移的影响,最后通过与工程监测数据对比验证结果的可靠性与合理性。计算分析结果表明,桩顶荷载、基坑开挖深度、桩长及桩径对桩侧摩阻力及桩土位移产生明显影响,随着基坑开挖深度增加桩侧将出现负摩阻力,可能引起桩身产生拉应力导致破坏。     

考虑土体强度各向异性基坑抗隆起上限分析

软粘土中深基坑开挖支护系统设计一般由不排水稳定控制.考虑基坑开挖引起土体应力主轴旋转和土体不排水抗剪强度的各向异性,采用Casagrande&Carillo推荐的土体不排水各向异性强度公式,假定Terzaghi和Prandtl土体滑移破坏形式,运用塑性极限分析上限定理推导两个基坑开挖的抗隆起稳定公式.研究了基坑开挖土体强度各向异性比、平面几何尺寸、坑底硬土层对抗隆起安全系数的影响及其相互影响,并与Terzaghi方法和Bjerrum&Eide方法进行了比较,最后用文献中的工程实例进行了验证.     

考虑开挖分段长度对于软土基坑变形的数值模拟

以某拟建小区软土基坑工程为研究对象,应用MIDAS有限元软件对基坑开挖过程进行模拟,分析基坑土层开挖厚度及分段开挖长度对桩身位移的影响。分析结果表明:该基坑采取单次分层厚度为1m时,即可控制桩顶最大水平位移为25.64mm远小于实测值;采取分段开挖,分段长度为20m时,即可达到控制桩身变形的目的,且能保证工期。     

考虑坑侧堆载基坑开挖土体应力路径试验研究

基坑开挖过程中,基坑坑侧各区域土体受到不同程度的卸荷或堆载作用,从而呈现出复杂的应力路径。因此,开展了常规三轴固结不排水剪切试验、K₀固结不排水剪切试验、K₀固结侧向卸荷试验和K₀固结侧向卸荷轴向加荷试验等不同的应力路径试验,来研究基坑开挖前后基坑坑侧土体的不同应力路径变化情况,比较分析了各应力路径条件下土体的抗剪强度、应力应变的变化情况,归纳了基坑开挖前后复杂应力路径条件下土体的应力变形及强度特征。研究表明,在不同的应力路径条件下,土体所对应的应力变形及强度参数,具有明显的差异性;软黏土在不同的侧向卸荷应力路径情况下,应力应变曲线均呈现应变软化型,且侧向卸荷对土体强度影响较大,坑侧堆载引起的轴向加荷对土体强度变化也有一定影响。     

基坑开挖卸载过程中考虑应力路径的抗剪强度指标的确定

针对基坑支护设计所采用的抗剪强度指标忽略了开挖卸载这一应力路径造成的影响,本文通过三轴实验以及数值计算,探讨分析不同应力路径条件下土体的抗剪强度指标的变化。室内试验与数值计算均表明,应力路径对基坑的稳定与变形有很大影响,目前采用传统三轴加载试验得到的抗剪强度指标计算的稳定系数偏大,基坑坑壁水平位移、内力值均偏小,处于相对偏于危险状态。因此,如果忽略了卸荷过程对土体抗剪强度指标的影响,必将对基坑支护设计计算造成不良后果。     

考虑槽壁及坑底联合加固的上海地铁车站基坑变形特性分析

以上海轨道交通14号线嘉怡路站的基坑工程为例,采用有限元法对其开挖过程进行了数值模拟,并结合现场监测数据对比分析,研究了地连墙槽壁及坑底土体联合加固对基坑变形特性的影响。结果表明:采用TRD工法墙和三轴搅拌桩进行的槽壁及坑底联合加固对基坑周围的地表沉降、坑底隆起和地连墙的侧向变形起到了很好的控制作用,研究结果为上海地铁车站基坑工程的设计和施工提供了参考。     

滑坡地带深基坑开挖有限元数值分析——以重庆万州万达广场工程为例

西部山区土地资源贫乏,人们为了合理地利用土地资源经常在边坡上修筑各类建筑物与构筑物。该文以重庆市万州区和平广场滑坡地带深基坑开挖工程为例,结合有限元数值模拟方法,采用ABAQUS有限元软件,研究了滑坡地带深基坑开挖变形控制理论及其加固方法。计算结果表明:抗滑桩及抗滑键加固可以有效地减弱上部结构的沉降及滑动效应,减小基坑开挖对整体结构土层以及支护桩产生的内力变化效应,减少抗滑桩产生的内力及位移变化效应。     

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。     

特大圆环支撑深基坑变形特性的三维数值分析

以某特大圆环支撑深基坑工程为背景,采用有限元分析软件MIDAS/GTS,对深基坑特大圆环支撑体系的变形特性进行了系统的三维数值分析。通过与地下连续墙的水平侧向变形和墙顶沉降实测数据进行对比分析,表明采用GTS软件进行特大圆环支撑深基坑工程的三维动态施工模拟分析是可行的;研究了不同土体开挖次序下、不同工程地质条件下特大圆环支撑深基坑地下连续墙的水平侧向变形特性,结果表明:土体开挖过程,地下连续墙的水平侧向位移存在显著的位移回弹效应,且随着基坑开挖深度的增大而增强,非对称开挖明显强于对称开挖,采用对称开挖比非对称开挖能显著减小软土地层地下连续墙的水平侧向位移。     

深基坑水下开挖变形特性及坑底分仓优化

依托北京地铁8号线永定门外站深基坑工程,介绍了适用于水位高、厚度大、透水性强的富水砂卵石地层深基坑水下开挖工法。采用数值模拟方法构建基坑水下开挖数值模型,结合实测数据对模型进行了验证,并利用该模型分析了深基坑水下开挖过程中坑外地表沉降、墙体水平位移变形的特性。结果表明:对于富水砂卵石地层的基坑工程,采用水下开挖及坑底分仓工艺能够较好地控制基坑变形; 坑外地表沉降主要发生在干开挖及疏干开挖阶段,水下开挖阶段引起的地表沉降量只占总变形量的7%左右; 分仓墙的设置可有效限制坑底隆起及基坑中下部变形; 墙体变形在上部支撑及下部分仓墙作用下呈“弓”字形分布,墙体变形大多发生在干开挖及疏干开挖阶段,水下开挖引起的墙体变形只占总变形量的10%左右; 分仓数量及仓位布置形式影响墙体中下部变形,仓位增加至一定数量(20仓)后可明显控制墙体变形; 在满足抗浮要求的情况下,仓位可减少至12仓; 分仓数量一定的情况下,横向布置较纵向布置形式更有利于控制墙体变形。     

土体侧向卸荷对基坑支护位移的影响

取武汉地区具有代表性的粉质粘土,在真三轴仪上按基坑开挖过程中侧向土体的应力路径进行模拟试验,得到平面应变条件下固结不排水卸荷试验结果,由试验结果可知,侧向卸荷土体其应力-应变关系随固结压力的增加,由应变硬化型向应变软化型转化;侧向卸荷土体可以在很小应变下发生破坏;通过对邓肯—张模型的修正,阐述了开挖卸荷土体模型中卸荷模量的适用范围。     

深基坑施工引起运营隧道变形的数值分析

以某具体工程为背景,采用有限元数值模拟分析软件ANSYS,对明挖法施工方案从基坑开挖施工全过程来研究基坑开挖对下方盾构隧道变形的影响。经实测,采用三维数值模拟能很好地模拟基坑开挖过程,所得结果与实测结果吻合较好。