考虑流-固耦合作用的深基坑变形性状研究

为研究渗流-应力耦合作用下基坑支护作用机理与变形性状,采用有限元分析方法对渗流影响下基坑开挖支护模型进行计算分析,并将监测结果与数值模拟数据相互对照,研究地下水对支护构件变形与土层位移的影响。研究表明:①工程降水状态下,地下水浸润线以下土层中,土体呈现为饱和状态,土体从非饱和朝向饱和状态过度下,基质吸力逐渐丧失,孔隙水压力也由负值逐渐转变为正值;②坑内降水形式下,降水井周边土体中孔隙水压力降幅较大,基坑两侧孔隙水压力在连续墙附近发生明显突变;③考虑地下水渗流及工程降水前后,连续墙体变形增幅达到21.818%,坑底土体的隆起量降低幅度达32.571%,工程降水对基坑开挖面土体表现出明显的压密作用。     

3种模拟方法在基坑降水开挖分析中的差异

以某基坑开挖工程为例,从基坑位移、稳定安全系数和连续墙受力变形3个方面比较了不考虑地下水、考虑静水压力和渗流—应力耦合3种模拟方法在分析基坑稳定性中的差异。计算结果表明:相比不考虑地下水和考虑静水压力,渗流—应力耦合计算的基坑位移最大、稳定安全系数最小、墙体所受弯矩最大,结果偏安全。建议在基坑稳定性计算中采用渗流—应力耦合法,有利于保障基坑降水开挖的施工安全。     

考虑渗流作用的深基坑桩锚支护结构内力和变形研究

以天水市某深基坑为研究背景,对预应力锚索内力、支护桩侧向位移及基坑周边地表沉降进行 了监测;采用ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ有限元分析软件,分别建立考虑渗流和不考虑渗流两种深基坑开挖支护分析 模型,对深基坑开挖过程中桩锚内力和变形过程进行了模拟计算,进一步探讨了在渗流作用下深基坑位 移、内力随基坑开挖深度的变化规律。结果表明:在桩锚支护结构体系下,有限元分析结果与实际监测 结果的预应力锚索内力、支护桩侧向位移及基坑周边地表沉降变化趋势基本一致,均随着基坑开挖深度 的增加呈现增大趋势,直到基坑开挖完成后逐渐趋于稳定;对比分析表明考虑渗流作用分析结果较不考 虑渗流作用更为不利。     

基于数值计算分析方法的地铁车站深基坑施工变形规律研究

文章依托深圳地铁4号线观澜站工程,通过FLAC~(3D)数值模拟软件,对深基坑开挖过程中的基坑变形特性开展研究,研究结果表明:基坑开挖会导致土体发生竖向位移,并在基坑底部发生坑底隆起;在基坑开挖后,地连墙会受两侧土体的挤压产生横向位移,呈函数型;在开挖过程中,最大地表沉降发生的位置是相对固定的,而围护结构最大侧向位移发生的位置是随着开挖深度不断增加的。     

基于监测与数值模拟的深基坑开挖对周边建筑物的影响分析

以金泽水库新增取水泵站泵房段基坑为研究对象,基坑采用钻孔灌注桩+两道混凝土支撑围护型式,通过现场监测与数值模拟分析研究基坑开挖过程中对现有取水闸的影响,主要分析基坑开挖过程中取水闸处的地表沉降及水平位移,结果表明:基坑在开挖至坑底时地表沉降及水平位移出现峰值,数值模拟的结果与现场监测结果非常接近,基坑开挖对取水闸的稳定...     

富水粉砂地层深基坑底部注浆加固数值模拟分析

以太原某地铁车站试验段的富水粉砂地层深基坑为依托,利用三维数值计算软件FLAC3D对该工程坑底加固、坑内降水及开挖进行模拟,并将数值计算结果与现场实测数据进行对比分析。结果表明:采用高压旋喷注浆联合双液注浆加固富水软弱地层基底,能够有效阻止坑外地下水向坑内渗流,基坑周边的地下水位在整个施工过程中变化很小。基坑开挖过程中,周边地表出现最大沉降的点距离地下连续墙5~10m,而且地表沉降最大影响范围未超过2倍开挖深度;地下连续墙变形在各开挖阶段均呈现中间大两端小的抛物线形式,最终产生的最大侧向位移为22.1mm,位于距离地表开挖深度的1/2~2/3处。提高土体的弹性模量能够显著地抑制坑底隆起变形,然而对坑外的地表沉降及地下连续墙水平位移影响并不大,因此在实际施工过程中,不能盲目增大水泥掺入量,以免造成浪费。     

深基坑三维应力场和渗流场耦合分析与模拟

为研究深基坑开挖施工过程中渗流场和应力场耦合情况,建立基于非饱和土的渗流-应力全耦合模型,采用非饱和土渗流-应力全耦合模型进行深基坑三维应力场和渗流场的耦合分析,预测在基坑不同的施工阶段中基坑挡土结构的侧向变形和基坑周围地面的沉降的变化,并将理论分析结果与实际监测数据进行对比分析。分析成果表明在需要降水施工的基坑分析中,采用渗流-应力耦合模型来进行基坑的分析与计算更合理,更有效。     

排水边界条件影响下闸室基坑开挖支护算例分析

本文在总结概括国内外基坑开挖支护方法及数值模拟分析应用现状的基础上,探讨了不同本构模型、不同方向开挖释放荷载及排水边界条件对基坑开挖的影响,进而结合水闸基坑实际情况,开展连续防渗墙支护基坑情况下渗流-应力耦合数值模拟分析。     

南水北调某泵站深基坑开挖对邻近建筑物影响研究

南水北调东线二期某泵站基坑位于强透水裂隙土层,开挖深度达 25．3ｍ。为保证基坑开挖时 邻近建筑物的安全运行,运用 ＭＩＤＡＳ有限元程序建立三维渗流 －应力耦合模型,研究悬挂帷幕止水和 深井降水时,基坑开挖引起的邻近一期泵站和公路桥的变形规律,分析帷幕深度和土体弹性模量取值对 邻近建筑物沉降的影响。结果表明,邻近建筑物的变形主要由坑内降水引起,土方开挖的影响较小;与 深井降水相比,采用悬挂帷幕止水时邻近建筑物的沉降和水平位移最大降幅分别为 85．3％和 72．4％; 综合考虑帷幕对邻近建筑物变形的控制效果和经济性,泵站基坑帷幕插入深度为 8．7ｍ较为合理,此时 一期泵站主、副厂房和邻近公路桥的沉降分别为 3ｍｍ～4ｍｍ、10ｍｍ～12ｍｍ和 26ｍｍ～34ｍｍ。     

污水处理厂基坑开挖前预降水对支护墙变形的影响研究

开挖基坑前的预降水工作会对其支护墙产生一定的影响,使墙体发生侧移变形。以某污水处理厂基坑工程为例,研究分析大宽度和大面积基坑开挖前降水工作对支护墙侧移变形的影响,并与地层条件、降水时间和深度相似的长条形窄基坑进行对比,得到如下结论：坑内降水的过程会对支护墙侧移造成严重的影响,两者有着比较紧密的关系;当降水深度和降水时间基本一样时,宽度、面积较大的基坑比长条形窄基坑的悬臂侧移严重,后者墙体深部发生的侧移程度远低于大面积宽基坑;基坑支护结构出现侧移的关键原因是预降水活动造成的渗流力作用在基坑内土体上,使土体发生侧移,且方向朝向降水井,土体侧移积累导致支护墙产生侧移变形,不过此现象和支护墙的刚度并没有较大的联系,增大支护墙刚度并不能削弱墙体的侧移程度。     

基坑开挖长宽比对临近管道变形影响研究

基坑开挖通常会对周围管道造成影响,为研究基坑开挖长宽比对临近管道地表变形的影响,采用MIDAS/GTS数值模拟建立三维数值计算模型,研究了开挖深度为16 m的基坑对应5种长宽比下的地表变形规律。结果表明：(1)基坑在开挖过程中,对地表影响的范围约为2.40倍的基坑开挖深度,此外,基坑侧方是否存在管道对地表变形影响不显著;(2)基坑开挖长宽比的变化对地表位移和支护结构的侧移影响趋势基本一致,即两者均随基坑开挖长宽比增大而显著增大;(3)当基坑开挖长宽比小于0.80时,沉降最大值的比值随基坑长宽比增大而线性增大,当长宽比大于0.80时,沉降最大值的比值随基坑长宽比增大而保持不变。     

车站基坑开挖对邻近立交桥的影响特性研究

以深圳地铁7号线黄木岗地铁车站为依托工程,研究了地铁车站基坑开挖对邻近立交桥桥桩基的影响。通过模拟不同开挖深度、不同距离和不同围护桩刚度三种条件,获得了不同工况下基坑开挖对邻近立交桥的桩基位移和应力影响特性。结果表明:三种条件下基坑开挖都使得桥梁桩基侧位移最大值出现在中部,且倾向基坑方向;在只改变基坑开挖深度的情况下,随着开挖深度的增加,桥梁桩基的侧位移、竖向沉降和Mises应力随之增大;在只改变桥梁桩基和开挖基坑相互距离的情况下,随着桥梁桩基与开挖基坑距离逐渐增大,桥梁桩基的侧位移、竖向沉降和Mises应力逐渐减小;在只改变围护桩结构刚度的情况下,随着基坑围护结构刚度的增大,邻近桩的侧位移减小。     

不同超挖厚度对围护结构及周边环境的影响

为了深入研究基坑开挖过程中超挖厚度的不同对基坑围护结构的内力和位移及周边环境的影响,运用岩土有限元软件Midas GTS模拟了在不同超挖厚度下深基坑开挖过程,从而得到在不同超挖厚度下基坑围护结构内力、变形及地表沉降的分布规律。计算和分析结果表明超挖厚度对基坑围护结构的内力和位移及地表沉降产生了较大影响,尤其是围护结构水平位移及地表沉降;在超挖的影响下桩和锚索不能同时起到维护的作用,使得超挖下桩后土体变形较大,基坑的稳定性处于不利的状态。研究结果将有助于提高深基坑设计水平,为类似工程的设计、施工和研究提供必要参考。     

不同施工工序对围护结构及周边环境的影响

为了深入研究在不同施工工序下基坑开挖对基坑围护结构的内力和位移及周边环境的影响,运用岩土有限元软件Midas GTS分别模拟了广州某采用桩-锚索支护的高层建筑基坑在不同施工工序下的开挖过程,以及在进行底板施工时不对称堆载对基坑的影响,从而得到了基坑围护结构内力、变形及地表沉降的分布规律。计算分析结果表明:不合理的施工工序对基坑围护结构的内力和位移及地表沉降产生了较大影响,尤其是围护结构水平位移及地表沉降,这使得基坑的稳定性处于不利的状态;该基坑在锚索及时发挥作用比不及时发挥情况下,桩体最大弯矩减少率≥41.77%,地表沉降减少率≥32.75%;基坑底部不均匀堆载使得左、右侧桩体最大弯矩相差＞5%,桩体水平位移相差＞10%。研究结果将有助于提高深基坑设计水平,为类似工程的设计、施工和研究提供必要的参考。     

地下连续墙与止水帷幕共同作用下富水砂层深基坑变形性状

研究富水砂层地下连续墙深基坑变形特性对深基坑工程实践具有重要指导意义。以某车站地下连续墙深基坑工程为依托,通过数值模拟和现场实测方法研究降水渗流作用下富水砂层地下连续墙深基坑施工变形性状及其影响因素。研究结果表明:地下连续墙水平位移曲线分布随开挖深度加深由“斜线”形—“弓”形—倒“V”形演变,墙体最大水平位移U_x,max及其位置深度H_x,max与开挖深度h_e符合线性关系,最大水平位移约为(0.048%～0.082%)h_e,其深度位置约为(0.60～1.20)h_e;地表竖向位移曲线分布沿横向水平距离呈凹槽形,沉降槽随开挖深度增加而变宽、加深,沉降变形显著影响区为(1.0~1.5)h_e,距坑边(1/3~1/2)h_e处地表沉降最大;考虑地下连续墙与止水帷幕共同作用的富水砂层深基坑变形与实测结果更为吻合,且帷幕隔水和挡土作用对基坑变形影响显著;地下水位上升、砂层厚度加深均引起墙体水平位移和地表竖向位移增大,当风化砂岩层渗透系数较大时,渗透系数增加对坑外地表竖向位移的影响较墙体水平位移显著,合理的止水帷幕深度及间距参数有利于控制基坑变形和保持稳定性。     

涉水基坑开挖过程中地表沉降分析

涉水基坑开挖过程中产生的地表沉降变形直接影响基坑周边建构筑物的使用功能,探讨沉降变形规律对减少开挖时过大变形和基坑垮塌有重要意义。文章结合实际基坑开挖过程,通过数值模拟分析涉水基坑开挖过程中地表沉降规律,分析结果表明：(1)基坑开挖过程中,基坑两侧位移呈现对称形式,坑壁沉降量逐渐增大,且表现为先隆起后沉降的趋势。(2)基坑开挖过程中,坑底存在持续隆起的现象。(3)基坑开挖过程中,距离基坑边缘越近最终沉降量和前期沉降速率均越大,即受基坑开挖影响越大。因此,基坑开挖过程中,要重视地表和坑底变形监测。以上变形分析可对基坑施工提供一些指导。     

基坑开挖深度对支护结构变形影响研究

为研究基坑开挖深度对支护结构及基坑地表变形的影响,基于数值模拟研究不同基坑开挖深度下钢板桩和支撑杆的受力特性。结果表明：（1）桩的水平位移随基坑开挖深度的增大而先增大随后保持平稳。桩的负轴力随基坑深度增大而先快速增大,随后缓慢增大,最后保持稳定;（2）地表最大正位移（隆起）和最大负位移（沉降）随基坑深度的增大而缓慢增大,地表隆起影响范围约为0～16 m范围内,而地表沉降的影响范围为6.0 m范围内;（3）根据桩的位移分布规律,在基坑较深的位置处,桩承受的土压力迅速增大,实际工程中应增大支护结构刚度。当桩位于软弱地层中,桩的位移过大对支护结构稳定性不利,在该深度范围内也需增强支护结构刚度或增大截面尺寸。     

砂土场地排桩围护挡墙渗漏水对基坑变形规律的影响

针对富水砂层排桩挡墙渗漏水及基坑变形问题,以某地铁车站基坑工程为背景,采用数值模拟和现场实测方法对比研究砂土场地止水帷幕局部渗漏水前后基坑挡墙侧向位移、墙后地表沉降及围护桩墙内力变化规律。研究结果表明：止水帷幕局部渗漏加剧了渗流作用对基坑变形的影响,围护桩侧向位移曲线随基坑开挖深度的增大由“斜线”形向“鼓肚”形分布演变,墙后深层土体侧向位移曲线随水平距离L_p增大由非线性“鼓肚”形转变为线性分布;止水帷幕局部渗漏引起地表沉降量及影响范围增大,漏水后地表沉降显著影响区扩展为漏水前的2~3倍;围护桩身内力随基坑开挖深度增加而逐渐增大,漏水后桩身最大剪力和弯矩较漏水前减小;抑制渗漏通道扩展和阻止水土流失加剧是控制基坑渗漏灾害恶化的有效途径。研究成果可为砂土地区深基坑渗漏灾害防治与施工控制提供参考。     

富水砂层狭长型地铁基坑降水设计及应用研究

富水砂层狭长型地铁基坑工程施工中,降水是其重点考虑问题。依托西安某地铁基坑工程,对比了等间距对称布置和间隔“之”字形布置两种基坑降水方案,利用MIDAS GTS对基坑降水进行数值模拟计算,结合实测数据对比分析,结果表明：针对富水砂层狭长型基坑工程,两种降水方案水位降深均可满足施工要求,采用间隔“之”字形的管井布置方式可以减少降水井数量,基坑开挖过程中地表沉降较小;数值模拟结果显示基坑降水引起的地表沉降较小,地表沉降的改变主要由基坑开挖引起;经现场监测数据进一步验证,地下水位实测值与计算值接近,周边地表沉降符合规范要求。间隔“之”字形管井布置方式可对今后类似狭长型基坑工程降水设计提供参考。     

基坑工程桩降水对邻近双线隧道影响的数值模拟分析

基坑大面积降水会引起周边土体产生沉降,从而对邻近隧道的运营产生影响,在基坑降水过程 中,邻近既有隧道的应力变形特性仍有待了解。基于深圳某基坑坑底工程桩降水工程,采用有限元软件 ＰＬＡＸＩＳ,探讨了基坑开挖后工程桩降水对临近双向水平隧道的应力及变形的影响。结果表明:坑底工程 桩降水会引起基坑周边土体水位大幅度下降,靠近基坑开挖侧的隧道其水位下降程度要显著大于远侧 的隧道;邻近双线隧道竖向沉降受降水影响显著,左、右线隧道其最大变形值分别增长了91．5％、 144．6％;双线隧道其内力值均由于坑底工程桩降水施工而有所增大,远离基坑开挖侧隧道内力增长更 为显著。