济南典型地层基坑空间效应规律研究

针对山东省会文化艺术中心基坑开挖过程,利用有限元软件PLAXIS 3D建立了能够考虑基坑空间效应的三维整体有限元模型;得到了基坑阴角、阳角及开挖宽度对支护结构的影响,并对其做了深入分析;总结了考虑基坑开挖深度、宽度以及支护结构插入深度的基坑变形公式,分析了坑趾系数、深度比等因素对外坑支护结构的影响,明确了济南地区基坑空间效应规律;对整体计算、单元计算以及二维计算结果进行了对比。结果表明:考虑空间效应的基坑整体计算方法更为合理;对于超深超大基坑,建立三维计算模型时考虑空间效应对基坑支护结构及周边环境影响,对把握基坑整体工作机理,避免安全事故,以及精细基坑设计的整体布局和空间优化具有借鉴及参考意义。     

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。     

坑中坑对软土基坑变形影响的有限元分析

以福州某设有坑中坑的软土深基坑工程为研究对象,采用土工有限元分析技术,考虑桩土相互作用,建立基坑开挖模型,土体采用HS模型模拟,分析围护桩水平位移变化特性,研究坑中坑开挖对外坑基坑变形的影响。通过与实际监测资料的对比分析,表明了坑中坑的存在对外坑围护结构的变形有很大影响,数值模拟计算方法在坑中坑工程中有良好适用性,对于类似工程具有指导意义。     

软土地区坑靠坑开挖耦合效应分析

坑靠坑开挖耦合效应影响范围的研究是群坑工程中围护支撑体系设计和对周围环境保护的重点。根据上海软土地区采用地下连续墙支护的深基坑工程案例,基于土体修正剑桥模型,对地下连续墙基坑建立了不同开挖深度和不同基坑间距的坑靠坑有限元平面应变模型。研究分析了单一基坑开挖后,地表沉降和地下连续墙水平位移计算值与实测值的关系。并通过对不同基坑间距和不同开挖深度基坑模型计算值的研究,得到了坑靠坑开挖耦合效应的规律。结果表明:所建模型、土体本构模型以及土体参数具有较好的准确性;坑靠坑开挖产生的耦合效应随着基坑间距的增大而逐渐减小,且减小幅度变缓,确定了产生坑靠坑开挖耦合效应基坑间距的下限值为10倍开挖深度。     

坑中坑基坑施工的空间效应研究

以坑中坑基坑空间效应为研究主题,着重分析了内坑开挖对外坑在空间上的影响。根据内外坑相对空间位置,将坑中坑基坑在空间上分为中心内坑、墙边内坑、角部内坑、三边内坑和夹心内坑。以大型通用软件ANSYS为研究平台,分别建立5种坑中坑基坑三维有限元模型,分析内坑开挖对外坑空间上的影响,进而对设计、施工提出合理化建议。     

考虑土分层的搅拌桩支护结构性能研究

将水泥土搅拌桩支护结构及土体视为共同变形的整体,建立了三维有限元模型,选用Drucker-Prager本构模型及非线性增量迭代法,以泉州某基坑为工程原型,利用ANSYS工程计算软件,进行了模型验证,并详细讨论了各支护参数变化时水泥土搅拌桩的位移、应力分布。揭示了地面堆载、墙体厚度、不同土层性质及其分布对搅拌桩位移、应力的影响,墙体位移和应力的关系,分步开挖对搅拌桩位移的影响及合理布置开挖步需考虑的因素。     

复合土钉支护转角有利影响范围

基坑复合土钉墙转角处有明显的空间效应,受力变形较小,对支护结构有利,但不清楚转角定量的有利影响范围,目前设计中仍按照与基坑中部一样保守设计,为在此范围内降低土钉用量,避免保守设计,对水泥土搅拌桩复合土钉支护结构建立了全尺寸整体三维有限元模型,这种模型包含基坑的转角,能考虑基坑的空间效应,通过建立接触面单元,能考虑土体和搅拌桩、土体和土钉的相互作用,量化分析了基坑转角对支护结构受力和变形的有利影响范围,计算结果表明,基坑转角对开挖面水平位移、地表沉降、坑底隆起、土钉轴力的有利影响范围分别约为1.3、1、1、1.2倍的开挖深度。经与实际工程现场实测值对比,验证了该模型分析结果的可靠性,同时分析结果优于平面二维和局部三维有限元模型,结论为复合土钉支护结构的优化设计和安全施工提供了理论依据和研究方法。     

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。     

天津某深基坑工程施工监测及数值模拟分析

介绍了天津铜锣湾广场深基坑工程开挖实例。通过对深基坑开挖过程中的支护结构内力、坑周土体水平位移等的现场监测和数值模拟分析,讨论了基坑开挖过程中支护结构受力的特点及其对周围环境的影响,得到基坑周边土体水平位移的变化规律,为考虑施工因素的深基坑开挖及支护结构设计提供了依据。分析表明:土方开挖对基坑周围土体的影响范围约为两倍的开挖深度;开挖过程中土体及围护桩最大位移位置基本上都处于基坑开挖面附近;在基坑施工过程中,应该尽量减小无支撑暴露的时间,加快底板浇注,防止因土体流变而产生过大的位移;对于环梁支撑体系,如果支撑布置不规则,会造成受力不均,容易产生较大的弯矩值,会对环梁支护结构产生不利影响。     

不同开挖方式下基坑受力变形特性三维数值分析

基坑在不同开挖卸荷方式下引起的受力变形效应不同。针对此问题,运用有限元软件midas GTS建立理想化的三维基坑模型,研究悬臂支护基坑在岛式、分层、盆式3种开挖方式下支护结构、坑底土体、周边地表、工程桩的变形规律。结果表明：3种工况下支护结构的位移随着开挖深度的增加而增加,最大位移出现在顶部,岛式开挖下支护结构的变形比分层、盆式降低了10.33%、6.23%。坑底土体隆起变形呈“拱”形,基坑中心土体隆起最大,分层和盆式最大隆起量分别是岛式的1.086倍和1.044倍。周边地表以沉降为主,分层开挖最大沉降是岛式和盆式的2倍。坑底工程桩会受到支护结构变形的影响,离支护结构越近桩位移越大,岛式开挖对工程桩的影响范围约为1.48 H,分层开挖和盆式开挖对工程桩的影响范围约为1.8 H;工程桩桩身下部位置受拉,最大拉力出现在桩身的0.6～0.7 H处。     

斜抛撑在基坑支护中控制土体应力与结构受力特点研究

深大基坑的开挖支护内支撑体系中,一种斜抛撑的形式被越来越广泛地应用。通过大型通用有限元软件ABAQUS对支撑桩加承台的斜抛撑形式在深大基坑中的应用进行研究分析,并与常规应用的水平撑在深大基坑中的数值模拟结果进行对比,重点分析了基坑开挖过程中周围土体的应力状态与支护结构受力,同时比较两种不同的内支撑体系深大基坑外地表面土体沉降、基坑底部土体隆起及围护桩的水平位移不同变化情况,探讨斜抛撑的支护结构受力机理,并且得出支撑桩加承台的斜抛撑支护体系在控制围护桩水平位移和基坑外地表面土体沉降的优点及控制效果。     

深基坑拉锚式双排桩支护结构变形与土压力研究

拉锚式双排桩作为一种新型的深基坑支护结构,具有施工方便、侧向刚度大、稳定性较好等优点。针对南京某基坑工程的拉锚式双排桩支护结构,建立考虑尺寸效应的三维有限元模型,土体材料采用Mohr-Coulomb弹塑性模型,通过数值模拟研究这类基坑的变形和土压力分布特征,并对拉锚式双排桩支护结构的后排桩长度、后排桩间距、连梁刚度、内坑土体加固等因素的影响进行分析。研究表明:前排桩的侧向位移与常见多道支撑支护结构的变形规律相同,但后排桩的侧向变形类似于悬臂梁变形,最大侧移位于桩顶。二者性状不同,后排桩水平位移明显小于前排桩说明后排桩对前排桩具有一定的拉锚作用,且后排桩长度和土体加固的强度对桩的变形影响较为显著。     

基于坑角效应的桩锚支护设计优化研究

本文以长春市某桩锚支护深基坑工程为依托,通过对其工程资料进行整理分析并建立有限元模型,对该基坑的开挖过程进行数值模拟.通过分析开挖时其支护结构的变形规律,发现坑角处支护结构的变形远远小于中部支护结构的变形,即该基坑存在明显的坑角效应.且根据相关公式计算出了该基坑坑角效应的影响范围,并提出了两种关于坑角效应影响范围内的支护结构优化方案,分别是增大锚索间距与减小支护桩桩径,利用有限元模拟对两种优化方案进行比选分析,最终得出增大锚索间距为该基坑最佳的优化方案.     

超深双排桩支护体系的影响因素分析

双排桩支护体系因其在基坑支护工程中有较大优势,所以被经常采用,然而其受力机理仍不甚明确,在设计中不同因素对双排桩支护体系的影响还需进一步研究。本文利用ABAQUS有限元软件,以天津某深基坑工程为例,建立三维有限元模型,分析了基坑开挖深度、开挖宽度、双排桩排距、桩长等不同因素对超深双排桩支护体系受力和变形的影响。结果表明,基坑开挖深度和宽度对双排桩支护结构体系有明显的影响,且合理的排距和桩长可以有效控制双排桩支护结构的位移。最后,本文将有限元模拟结果与实测数据进行对比,验证了该有限元模型的合理性。     

双排桩-锚杆支护深基坑数值模拟

采用有限元软件,基于Mohr-Coulomb模型,对某商业中心双排桩-锚杆支护结构深基坑的开挖全过程进行了数值模拟研究,得到了各个工序下排桩内力、位移和基坑周围土体沉降以及坑底的隆起。研究结果表明:前排桩的内力值较大;开挖完成时,在桩身中部附近产生最大水平位移;基坑外超载对基坑支护影响很大,在基坑支护设计中应该重点考虑。研究为基坑工程的设计、施工提供了一定理论依据。     

坑外荷载对软土地区基坑开挖变形性状的影响

针对基坑开挖时坑外通常存在着建筑材料、车辆和其他荷载的情况,基于Biot三维固结理论开发了可以考虑流固耦合的三维基坑有限元程序,分别研究了坑外荷载大小、荷载施加时间和荷载施加区域对基坑支护结构水平位移、坑外地表沉降和坑底隆起变形的影响。结果表明:荷载大小对基坑支护结构的水平位移、地表沉降和坑底隆起变形影响较大;荷载施加时间和荷载施加区域则仅仅对支护结构水平位移和地表沉降影响较大,对坑底隆起变形影响较小;在对基坑进行工程设计时,应考虑坑边荷载的影响。     

软土基坑坑角效应的三维有限元分析

通过对三维与平面应变状态下无支撑及多道支撑的基坑开挖模拟,对基坑的坑角效应进行较为深入的研究,包括考虑几何尺寸对基坑角部效应的影响,具体表现为对墙体变形及坑外土体位移的影响。当基坑开挖宽度较大时,相邻墙体的作用较强,基坑角部效应范围较大,约为5~7倍开挖深度,此时应考虑凸出现象的影响,同时坑外土体相应位置也将产生较大位移。     

深基坑桩锚支护体系位移数值分析

利用大型有限元分析软件ADINA,考虑土的非线性和基坑分步开挖原则,以郑州楷林大厦深基坑为例,按照实际基坑开挖与支护的施工步骤,建立三维有限元模型进行数值分析,得到支护结构与土体随基坑开挖过程的变形规律及影响因素:支护桩水平位移最大点在基坑中上部,预应力锚杆对限制基坑壁的侧移起着至关重要的作用;基坑支护桩后主动区域受扰动最大的土层在桩体深度以下,支护结构入土深度加大,可有效控制土体向坑内流动;基坑外侧地表沉降呈现抛物线形状,在距离支护结构约1.5倍开挖深度处出现沉降最大值。     

粉砂地层深基坑支护结构变形安全监测与分析

以廊坊市某桩锚支护基坑工程为背景,采用FLAC-3D计算软件进行三维模型计算,分析了基坑开挖对周围环境的影响范围,得到了桩锚支护基坑的围护桩水平位移在不同开挖阶段随深度的变化规律。结果表明:土方开挖对基坑周围土体的影响范围约为3倍的开挖深度;开挖过程中,桩体水平位移在锚索作用位置明显收敛,最大位移位置基本处于桩体中部;围护桩水平位移在各开挖阶段与深度变化规律相似。桩体水平位移的数值计算结果和实测结果相吻合。     

盖挖逆作法基坑施工监测及数值模拟分析

介绍了天津滨海国际机场扩建交通中心工程第三合同段基坑"盖挖逆作法"的施工过程,通过对深基坑开挖过程中的支护结构内力、坑周土体水平及竖向位移等的现场监测和数值模拟分析,讨论了基坑开挖过程中支护结构受力的特点及其对周围环境的影响,得到基坑周边土体水平位移的变化规律。分析表明,土方开挖对基坑周围土体的影响范围约为两倍的开挖深度;开挖过程中土体及围护桩最大位移位置基本上都处于基坑开挖面附近;在基坑施工过程中,应该尽量减小无支撑暴露的时间,加快底板浇筑,防止因土体流变而产生过大的位移。