圆形超深嵌岩地下连续墙支护深基坑开挖模拟

本文用Drucker-Prager模型和基于直接约束的接触算法模拟了圆形超深嵌岩地下连续墙支护深基坑开挖全过程.模拟结果表明圆形地下连续墙的拱效应有效地减少了墙体的侧移;施工误差对结构受力和变形有重要影响;墙体嵌岩部分拉应力和压应力都很大.所得出的结论为嵌岩基坑支护结构设计优化和施工控制提供了理论依据和实践参考.     

坚硬围岩初期支护合理时机研究

针对某水电站业已完成的地下厂房第一期开挖开展坚硬围岩初期支护的合理时机研究。首先,根据地下厂房围岩变形监测资料,研究分析了围岩位移变化率的时间效应及坚硬围岩的应力释放特征;其次,借助二维有限元分析软件Phase2,通过指定不同的应力释放系数来模拟不同的洞室支护时机,计算结果表明在不同应力释放阶段,围岩自承载能力和围岩变形均表现出阶段性发展的趋势;随支护时机推迟,支护应力减小,围岩塑性区和开挖变形量增大;同时考虑坚硬围岩应力释放的时间效应,研究围岩变形特征曲线,为初期锚喷支护的设置时机提供了可以测量、控制的研究手段。最后,综合不同支护时机下的支护抗力和围岩应力、变形分析表明:针对该水电站地下厂房坚硬围岩,应力释放达约60～70%或开挖通过施工断面15d左右是一个较为有利的支护时机。计算结果符合地下工程施工过程的一般规律,对于该水电站地下厂房正在进行的开挖支护活动具有很好的参考价值。     

桩撑支护体系中排桩弯矩及水平位移监测与模拟分析

结合郑州市地铁车站桩撑支护结构实例工程,对支护排桩钢筋应力和变形进行监测,通过钢筋应力反演出桩身弯矩,发现桩身弯矩的最大值和反弯点位置随着基坑的开挖而下降。对地铁车站标准段基坑建立数值分析模型,模拟基坑开挖过程,重点分析支护排桩的弯矩和位移,结合实测结果和理正计算结果发现基坑开挖面以上弯矩绝对值为基坑开挖面以下嵌固端的1.5~2倍,建议在基坑支护设计中可对支护排桩配筋做变截面处理。     

FLAC3D在膨胀岩隧道稳定性分析中的应用

依托在建的吉图珲客专膨胀岩地区的富民2号隧道工程,用有限差分数值模拟软件FLAC3D模拟了膨胀岩隧道开挖支护过程,分析了膨胀岩隧道在开挖支护过程中的围岩塑性区分布、围岩应力分布及变形情况,并评价其在开挖及支护过程中的围岩稳定性,对隧道的设计与施工具有一定现实意义。     

深部岩巷极破碎围岩成套耦合支护技术

煤矿底部高地应力软岩巷道在开挖、支护后会表现出的连续底臌、顶沉、肩缩等非线性大变形现象,这些现象具有明显流变性质。结合工程实际研究高应力软岩巷道变形及成套耦合支护技术。结果表明:1产生非线性变形破坏的关键部位在煤矿底部高应力倾斜岩层巷道断面与岩层倾斜方向成钝角的部位;2围岩塑性区的大面积扩展直接导致巷道两肩收敛变形严重;3底部高强地应力与构造应力叠加,导致无支护的底板岩土体发生塑性流动,形成连续性底臌变形,诱发岩巷两肩剧烈收敛。以锚网支护为基础,提出成套耦合支护控制方法,施以补强锚索、二次加密高强锚杆、持续渐进让压托盘、设置底角锚杆、加护底板注浆锚杆、使用可缩性U形钢支架等支护方法控制巷道非线性变形。通过数值模拟分析成套耦合支护技术的支护效果,对比现场监测结果,验证支护实际功效。     

基于FLAC3D的巷道分步开挖支护稳定性模拟研究

针对陈四楼煤矿-850m深部软岩巷道,为研究巷道开挖时和支护后围岩稳定性,本文基于巷道围岩支护理论,采用FLAC~(3D)对巷道围岩进行模拟,锚杆加喷浆支护的方式,提高锚固岩体的稳定性,并对锚喷支护前后的围岩应力和位移变化进行分析。研究表明支护后围岩塑性区范围减小幅度在20%～30%,且最大应力值下降10. 88%;有支护下的围岩位移变形量仅为未支护时围岩位移变形的5. 9%;发现第二次支护对第一次支护具有加固作用,且随着开挖深度及长度的增加,支护体最大应力值和位移值均有所增加。研究工作可为相似深部软岩巷道支护工作提供依据。     

嵌岩支护桩力学性状分析

运用有限元软件ABAQUS对基坑开挖过程中嵌岩支护桩的受力和变形进行了模拟分析,获得了桩体剪力、弯矩和变形规律,并通过工程案例实际监测值与数值计算结果对比,证明数值计算方法和计算结果基本符合实际。     

浅埋大断面隧道围岩稳定性数值模拟及现场监控量测

浅埋大断面隧道由于开挖断面大、埋深浅、围岩物理力学性质差,开挖后容易产生大变形及变形速度过快,严重影响施工进度和施工安全。本文基于RFPA数值模拟软件,模拟了隧道开挖时掌子面围岩的应力、位移及变形破坏特征;在数值模拟的基础上采用应力和声发射联合法对隧道现场开挖围岩的应力和岩体应力调整进行监测,分析开挖过程中岩体变形与时间和空间的变化关系,得到了掌子面开挖及施工中岩体的变形和变化规律,可以为支护措施的设计与支护时机的选取提供一定的参考建议。     

两个特大超深基坑嵌岩支护结构可靠度分析

受岩土性能参数不确定性和基坑开挖过程中未知因素的影响,深基坑嵌岩支护结构在开挖过程中的内力和变形是不确定的,需要采用可靠度理论对其进行分析.以润扬北锚碇深基坑和阳逻南锚碇深基坑为对象,对两个特大超深基坑的嵌岩支护结构进行可靠度计算和比较分析.分析结果在一定程度上可以说明一些问题,得到一些有益结论,比如可靠度水平取值,反过来可以指导以后类似工程的设计与施工,以期达到安全与经济的统一.     

基于FLAC~(3D)的既有建筑物旁深基坑开挖支护分析

运用FLAC3D软件对建筑物旁的深基坑开挖支护进行模拟,土体采用Mohr-Coulomb模型、支护结构采用桩单元和锚索单元。通过计算表明,预应力锚索加超前桩的支护结构减小了基坑周围土体的位移量、减小了邻近建筑物地基两侧的变形差、对基坑开挖后土体的水平应力加固影响较为明显。     

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。     

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。     

基坑开挖对邻近建筑物的影响分析

结合具体工程实测,对土钉墙支护的深基坑变形性态进行了分析,并得出以下主要结论:坑外土体深层水平位移曲线呈悬臂型分布,最大水平位移发生在地表处,在基坑开挖深度附近,其土体的水平位移逐渐趋于零;坑外建筑物沉降在0.5倍开挖深度范围内的建筑物沉降值最为显著,而在(1.0~2.0)倍开挖深度范围内的建筑物沉降值则明显较小。     

深厚淤泥土深长基坑开挖对邻近建筑的影响

沿海区域存在大量淤泥土层,其通常表现出高压缩性、流变性及触变性等不良工程地质性质。因此,深厚淤泥土深长基坑开挖面临着极高施工风险,对周边环境的影响显著。为进一步阐明深厚淤泥土深长基坑开挖施工力学效应,依托某深基坑工程,通过有限元三维数值模拟,揭示了淤泥土深长基坑开挖对邻近建筑的影响规律。结果表明:深厚淤泥土层的存在使基坑开挖影响区的水平影响区域明显增大,竖向影响区域所受影响较小,在水平距离150 m、深度85 m范围内土体皆受基坑开挖影响;基坑以及建筑轮廓凹凸部出现应力集中,在淤泥土层,地连墙以及既有隧道墙板应力集中处的水平位移存在明显突变;既有隧道水平位移和沉降曲线呈“中间大,两头小”的特征;大桥变形随开挖深度增加而变大,桥桩在淤泥土层的水平位移明显增大,最大水平位移达5.33 mm,最大沉降达9.92 mm。     

深基坑开挖及降水引起的邻近浅基础沉降分析

在城市繁华地区进行基坑工程施工,需要重点考虑施工过程对周边环境的影响。论文以深圳某地铁基坑工程为例,模拟了深基坑内降水条件下的基坑开挖过程,分析了地铁车站深基坑开挖及降水引起的邻近浅基础建筑物沉降及支撑结构的变形。研究表明,基坑降水对周边建筑物的沉降有重要的影响,其影响在浅层土开挖时尤为显著,随着开挖深度的增加,降水产生的作用逐渐减弱。另外,降水的影响范围远大于土体开挖卸荷本身。连续墙嵌固在中风化岩中的方案与连续墙嵌固在微风化岩中的方案相比,邻近建筑物平均沉降有大幅增加,差异沉降也有小幅增加。同时,连续墙的底部侧向变形大幅增长。本研究对基坑开挖过程中邻近建筑物的保护有指导意义。     

深厚软弱土层地铁车站深基坑施工对既有建筑物影响分析

地铁车站深基坑施工常导致周边建筑物变形过大。基于现场监测数据，研究深厚软弱土层地铁车站深基坑施工对既有建筑物的影响，分析地下连续墙水平变形、土体水平位移和建筑物变形规律。结果表明，地下连续墙水平位移和土体深层水平位移变形曲线呈“鱼腹状”；端头井处墙体和土体水平位移大于标准段；地表变形曲线呈“漏斗状”；地下连续墙施工对建筑物竖向位移影响较小；距离基坑较近处，建筑物变形表现为沉降，距离基坑较远处，建筑物变形表现为隆起，既有建筑物主要表现为向基坑内侧倾斜。     

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。     

复合支护下深基坑的变形破坏和支护结构

以某深基坑工程为研究对象,利用岩土数值分析FLAC 3D软件,建立三维数值分析模型,模拟开挖和支护实际工况,分析了双排微型桩复合土钉支护下基坑开挖过程中的变形破坏和支护结构受力演化特征。结果表明:坑壁水平位移总体上呈现基坑顶部小、基坑中下部大的形式,位移等值线呈鼓肚状;基坑基底隆起量较大,随着距基坑壁距离的减小而减小;基坑边坡竖向沉降较小,最大沉降量出现在支护结构之后;土钉轴力分布呈中间大、两端小的形式,离基坑底部越近,土钉的最大轴力点越靠近基坑开挖面,且随着开挖深度增加,土钉轴力初始增长迅速而后发展较为缓慢;前排微型桩弯矩大于后排,微型桩最大弯矩随着开挖深度的增加不断增大且不断下移,开挖完成后弯矩最大值位于基坑底部以下2 m深度处;基坑开挖及支护过程中监测点的位移时程曲线和塑性区分布区域说明基坑整体稳定性较好,但在坡顶后缘出现拉张塑性区,基坑壁浅表层和基坑底角部位出现剪切破坏区,在施工中应对其采取针对性措施进行保护;该研究成果对深基坑开挖过程中动态演化过程认识和变形破坏防治具有一定参考意义。     

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。     

围护墙后开挖对基坑变形影响的数值分析

以西江引水盾构一标盾构吊出井和阀门井深基坑工程为分析对象,考虑土体的小应变刚度特性,建立三维有限元分析模型,探讨围护墙后开挖对基坑的变形影响。通过计算结果和实测数据的对比分析,表明部分围护墙后开挖卸载,造成支撑两端产生不平衡力,使开挖一侧的墙体回弹而减小水平位移,而对侧墙体水平位移继续增大,墙后土体沉降也随之增大。墙后的局部开挖卸载还能引起支撑两端墙体最大位移向相反方向移动,产生错动趋势。而开挖卸载的同时在墙后适当增加支撑可调整墙体的位移增量,有助于减少对基坑的扰动。所获得的结论对于既有基坑墙后开挖工程的设计和施工具有重要的参考价值。