软土地区基坑坑底抗隆起稳定计算分析

基坑坑底抗隆起稳定性验算在软土地区基坑工程设计中位居核心地位,不仅关系到基坑的稳定及周边环境的安全,还影响基坑工程的造价。对基坑坑底抗隆起计算方法及适用条件进行梳理,结合工程实例,以极限平衡法中的圆弧滑动模式为基础,计算分析了围护墙插入比、最下道支撑的位置、坑内加固及基坑尺寸对坑底抗隆起稳定性的影响。结果表明增加围护墙插入比、减小最下道支撑与坑底的距离、增加坑底土体加固均能有效增加坑底抗隆起稳定性;对于基坑宽度较小的狭窄基坑应考虑空间约束效应,若以传统的圆弧滑动计算模式则过于保守,会造成较大浪费。     

基于强度折减法的软土基坑抗隆起稳定性分析

基坑抗隆起稳定性验算是软土基坑支护设计中的一项重要内容。本文结合基坑工程实例,采用有限元强度折减法对基坑坑底的抗隆起稳定性进行分析。主要分析总结了基坑开挖深度、支护结构入土深度、支护结构刚度、基坑深宽比以及坑底软土层厚度对基坑抗隆起稳定性的影响规律。研究表明:基坑开挖深度、基坑宽度、支护结构入土深度和坑底软土层厚度等参数的变化均对基坑抗隆起稳定性有一定程度的影响,而支护结构刚度参数对抗隆起稳定性影响不明显。通过与规范法计算结果的对比分析,证明了有限元强度折减法在基坑抗隆起稳定性分析中的适用性。     

深厚软土地区市政基坑稳定性计算分析探讨

对于深厚软土中的长条形市政基坑,当开挖深度较大时,抗隆起稳定性及圆弧滑动稳定性验算应考虑对面支护构件和坑底加固等有利因素。深厚软土的力学指标对稳定性计算结果的影响也非常大,软土力学指标的合理取值也非常重要,应该不断积累工程经验,推动计算理论的不断完善。     

考虑主被动土体自重力矩的深基坑抗隆起计算

指出在开挖软土基坑时,如桩后的土柱重量超过基坑地面以下地基承载力时,地基平衡状态将受到破坏,就会发生坑壁土流动,坑底下陷、隆起的现象,此时应验算坑底土的抗隆起稳定性,提出充分考虑桩脚处主被动土体对抗隆起的影响的计算方法,并结合工程实例,对该方法进行了检验,说明了同其他方法相比的合理性。     

提高坑底抗隆起稳定性的方法探讨

为了比较新规程、天津规程和上海规程在基坑抗隆起计算方法的差异,深入的研究了三本规程采用抗隆起计算模式,指出其异同点,并针对抗隆起计算模式的特点给出了提高抗隆起稳定性的对策。针对Prandtl公式的坑底抗隆起稳定性验算,给出了坑内土体采用裙边加固的宽度和加固深度,以供抗隆起稳定性验算参考和借鉴。     

饱和黏性地层中基坑坑底抗隆起稳定验算方法

针对饱和黏性土地层中基坑坑底抗隆起稳定性验算,首先建议其强度指标取原状土样在有效自重应力下预固结的不固结不排水抗剪强度cu,随后考虑该不排水抗剪强度随深度近似线性增大的特点,给出相应地基承载力的计算公式。进而在作者此前所提出的坑底抗隆起稳定性验算方法基础上,给出饱和黏性土地层中深基坑坑底抗隆起稳定安全系数的计算方法,包括挡土构件嵌深较小情况下按地基承载力的验算方法,嵌深较大情况下按圆弧滑移面的验算方法和识别过大嵌深的临界嵌深计算公式,并通过与精细数值方法计算结果的对比,对所提出方法及公式的正确性和精度进行了检验。文中还给出两个工程实例,展示了实际分层地基,特别是既有黏性土也有无黏性土层时按所提出方法的坑底抗隆起验算。     

新建天津西站涵洞深基坑稳定性验算

结合新建天津西站某涵洞基坑支护开挖的具体工程实践,采用传统的有关深基坑加固计算理论对该涵洞基坑支护体系强度、刚度、可靠性及稳定性进行验算,运用地基承载力假定对坑底抗隆起稳定性进行校核,从而对整个支护体系加固深基坑是否满足结构稳定性及安全可靠性方面进行有效评定。     

坑底抗隆起圆弧滑动模式规范条文适用性研究

结合工程实例,按两个行业标准和两个地方标准,对比分析了地铁基坑坑底抗隆起稳定性验算结果,并通过有限元分析,对基坑的坑底隆起、围护结构变形、地表沉降等进行了验证计算,提出了长条形基坑坑底抗隆起稳定性验算模式的适用条件与计算参数的取值建议。     

深基坑开挖坑底隆起影响因素有限元分析

深基坑工程中由于土体开挖卸荷,导致基坑坑底隆起,其隆起量的大小直接关系到基坑安全和稳定,已越来越受到重视。系统地研究基坑坑底隆起的影响因素并对其进行有限元分析尚不多见。利用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,研究坑底工程桩、坑底被动区加固、地下连续墙插入深度和坑底软土层厚度等对坑底隆起变形的影响,并探讨各隆起变形控制措施的控制效果。最后通过南京某隧道基坑的实测数据,验证了坑底设置工程桩对坑底隆起的控制效果。     

软黏土基坑抗隆起稳定性研究

目前我国所采用的抗隆起稳定性计算忽略了支护结构底以下滑动区内土的重力对隆起的抵抗作用。基此,文章以福州某软土基坑为研究对象,对支护桩底未穿透软土层的基坑进行了抗隆起计算分析,并据计算分析结果提出新的计算方式。认为:在计算软土较厚的底层时,应充分考虑开挖一侧坑底滑动面以内土体重力对隆起的抵抗作用;开挖侧坑底滑动面以内土体的加固,可以对基坑隆起破坏起到一定的抵抗作用。     

考虑土体强度不均匀性时宽窄基坑坑底隆起稳定研究

在基坑坑底隆起稳定性分析中,准确的破坏模式及滑动面是确定安全系数的基础。然而,基坑坑底隆起破坏模式种类繁多且形式各异。传统的经典基坑坑底隆起稳定分析以及规范分析方法在破坏模式及滑动面的选取上均存在差异和局限性。基于不连续布局优化法,首先研究了土体强度不均匀性对不同宽度基坑坑底隆起稳定性的影响。结果表明,软土层厚度较大且土体强度沿深度逐渐增长时,宽基坑坑底隆起滑动面并不覆盖整个坑底,即相当于软土层下部存在一硬土层,限制了滑动面向下延伸。进一步,分析了围护结构长度及抗弯强度对破坏模式及安全系数的影响,并提出以滑动面触碰围护结构来区分宽窄基坑。在宽基坑中,当围护结构嵌固深度较小时,失稳破坏滑动面并不通过桩底,此时应用绕最下道支撑的圆弧滑动模式时应适当修正滑动面半径。对于窄基坑,应用圆弧滑动模式时需修正坑内滑动面,以考虑窄基坑的空间效应对安全系数的提高作用。     

软土地区基坑坑底隆起稳定破坏滑动半径研究

为了研究软土地区基坑坑底隆起的破坏模式并确定合理的隆起破坏滑动面大小,采用不连续布局优化法对不同围护结构插入比条件下的基坑坑底隆起失稳滑动面进行分析; 通过大量计算得到可用于判断滑动面是否通过围护结构底端的不同基坑开挖深度下土体强度和围护结构临界插入比的幂函数关系表达式; 通过分析围护结构插入比较小时归一化的坑底隆起破坏滑动半径和围护结构插入比的关系,得到修正传统圆弧滑动法滑动半径的对数表达式及其系数。最后,将修正滑动半径后计算的安全系数与数值模拟结果进行了对比,验证了滑动半径公式的可靠性。结果表明:在插入比较大(大于临界插入比)情况下,滑动面通过围护结构底端; 在插入比较小情况下,滑动面不通过围护结构底端,需对传统圆弧滑动法进行修正; 提出的修正方法可为软黏土层较厚的基坑坑底隆起稳定分析时滑动半径的选取提供参考,同时可以解决传统圆弧滑动法在插入比较小时安全系数变化不合理的问题。     

K0固结黏土基坑抗隆起稳定性上限分析

软黏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,首先基于所提出的各向异性本构模型推导了三轴条件下软黏土的不排水强度公式并结合Casagrande和Carillo推荐的能考虑土体应力主轴旋转的软黏土强度公式,提出一种适合于基坑开挖抗隆起稳定分析的K0正常固结软黏土的不排水各向异性抗剪强度。假定Prandtl的土体滑移破坏形式,运用塑性极限分析上限定理推导非均质土层中深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、挡墙入土深度、坑底硬土层对抗隆起安全系数的影响。并与基于MIT-E3模型的有限元计算结果及其它文献中的算例进行验证,说明该方法的适用性。     

K_0固结黏土基坑抗隆起稳定性上限分析

软黏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,首先基于所提出的各向异性本构模型推导了三轴条件下软黏土的不排水强度公式并结合Casagrande和Carillo推荐的能考虑土体应力主轴旋转的软黏土强度公式,提出一种适合于基坑开挖抗隆起稳定分析的K0正常固结软黏土的不排水各向异性抗剪强度。假定Prandtl的土体滑移破坏形式,运用塑性极限分析上限定理推导非均质土层中深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、挡墙入土深度、坑底硬土层对抗隆起安全系数的影响。并与基于MIT-E3模型的有限元计算结果及其它文献中的算例进行验证,说明该方法的适用性。     

Shanghai center project excavation induced ground surface movements and deformations

Empirical data on deep urban excavations can provide designers a significant reference basis for assessing potential deformations of the deep excavations and their impact on adjacent structures. The construction of the Shanghai Center involved excavations in excess of 33-m-deep using the top-down method at a site underlain by thick deposits of marine soft clay. A retaining system was achieved by 50-m-deep diaphragm walls with six levels of struts. During construction, a comprehensive instrumentation program lasting 14 months was conducted to monitor the behaviors of this deep circular excavation. The following main items related to ground surface movements and deformations were collected: (1) walls and circumferential soils lateral movements; (2) peripheral soil deflection in layers and ground settlements; and (3) pit basal heave. The results from the field instrumentation showed that deflections of the site were strictly controlled and had no large movements that might lead to damage to the stability of the foundation pit. The field performance of another 21cylindrical excavations in top-down method were collected to compare with this case through statistical analysis. In addition, numerical analyses were conducted to compare with the observed data. The extensively monitored data are characterized and analyzed in this paper.     

支护结构与主体地下结构相结合的深基坑变形特性分析

收集了上海市区31个支护结构与主体地下结构相结合深基坑工程的实测变形资料,从统计角度探讨了支护结构与主体地下结构相结合深基坑围护结构的变形特性。结果表明,围护结构最大侧移介于0.1%H和0.6%H之间,平均值仅为0.25%H,H为开挖深度;且围护结构的最大侧移一般位于开挖面附近。进一步分析了墙底以上软土层厚度、围护结构插入比、支撑系统刚度、坑底抗隆起稳定系数及首道支撑的深度位置等因素对围护结构变形的影响。     

External Stability of Vertical Excavations in Soft Clay with Self-Supported Dmm Walls

Six centrifuge tests were conducted to study the possible failure mechanisms for open excavations in soft clay with DMM self-supported walls, and the pre-failure soil and wall behavior, as well as the effect of some parameters on the wall external stability. In the tests, in-flight excavation was conducted until failure. The DMM wall was modeled by a wall made from aluminum and acrylic plates, which were instrumented with pressure cells to measure the active and passive earth pressures, and the base contact pressure of the wall during excavation. Upper bound analysis was conducted to verify the efficiency of the currently used design method, and to identify the main parameters which affect the external wall stability.It was found that the failure of the excavations with DMM self-supported walls floating in the clay, took place suddenly without marked pre-failure soil and wall movements. The main parameters which affect the wall stability are the wall dimensions, the soil strength profile, the adhesion between the wall surfaces and the surrounding clay, the strength anisotropy, and the surcharge on the clay surface. The soil strength profile and the adhesion between the wall surfaces and the clay were found to be the most important parameters.     

紧邻深基坑施工的风险分析及三维数值模拟

通过结合两紧邻深基坑项目的工程地质条件及基坑支护结构设计特点,进行了基于现行设计方案的风险分析。并结合数值分析手段,模拟了紧邻深基坑工序交错施工、角撑区域有无新增锚索及坑间局部带状软弱层加固与不加固对深基坑围护桩水平位移的影响。结果表明:施工进度是影响基坑围护桩水平位移的重要因素;角撑区域新增锚索及坑间局部带状软弱层的加固均可有效减小基坑围护桩的水平位移。最后提出了经济、有效的安全保护措施,为两紧邻深基坑的设计与施工提供依据。     

带有超前微桩土钉墙的内部稳定性的探讨

超前微桩已在软弱地基的基坑支护中得到广泛应用。而目前对土钉墙设计而言 ,往往把超前微桩作为一种安全储备 ,没有考虑超前微桩对土钉墙内部稳定性所起的作用 ,设计理论已滞后于工程实践。因此 ,从带有超前微桩的土钉墙破坏形式及其计算方法出发 ,编制了能够计算带有超前微桩的土钉墙内部稳定系数的程序 ,并且用工程实例进行验证 ,认为在软弱土层中打设超前微桩可以增加土钉墙内部稳定性。