被动区土体加固范围对整个深基坑的影响

基于数值模拟方法探讨了被动区土体(坑底土体)加固范围对整个基坑的影响;建立了地面沉降最大值、坑底隆起最大值、支护墙顶水平向位移和基坑整体稳定性安全系数分别与加固深度、加固宽度的关系曲线。研究结果表明:随着加固范围(加固深度或加固宽度)的扩大,整个基坑的变形减小且趋向均匀,结构的受力变得合理,主要表现为坑底隆起总体减小,地面沉降、支护墙弯矩(或剪力或轴力)、支护墙水平向位移(除支护墙顶水平向位移稍有增加外)明显减小,且趋于某一稳定值;当加固宽度为整个宽度的一半(即为7.5m)时,不同加固深度的坑底隆起曲线为近于平行的台阶型曲线束,而当加固宽度为15m时,坑底隆起曲线为近于平行的平缓型曲线束;当加固深度不变而加固宽度逐渐增大时,靠近坑壁的坑底隆起值明显减小,高隆起区范围逐渐缩小,特别是全宽度加固时,已无高隆起区;随着加固范围的增大,整个基坑的稳定性安全系数增大;坑底土体的加固对基坑是有利的;加固范围中存在适当的加固深度,而加固宽度越大越好。     

软土地区深基坑被动区加固变形控制研究

介绍了软土深基坑不同被动区加固形式的选择,并结合实际工程案例,从被动区加固深度及加固宽度等因素分析不同的坑底被动区加固参数对基坑支护体系的位移影响和变化规律。研究表明,当被动区加固深度和宽度为基坑深度的40%～60%时,加固效果达到最佳临界状态。     

基坑底部土体墩式加固模型试验与数值模拟

通过室内模型实验及有限元数值模拟,研究了坑底墩式加固在不同加固深度、加固宽度、加固长度和加固间距工况下对基坑变形、桩身受力及桩后土体土压力等产生的影响。结果表明：墩式加固可以有效控制基坑开挖产生的支护结构侧向位移与坑底隆起;加固长度与间距对支护结构的变形影响较大;与加固长度和间距相比,加固的深度与宽度对坑底隆起的影响更大;墩式加固对于控制支护结构侧向位移的作用更大,对坑底隆起的作用更小。为达到最高性价比的加固效果,墩式加固的加固深度与长度宜取0.3～0.35倍基坑深度,暗墩宽度宜取0.3～0.4倍基坑深度,暗墩间距宜取0.2～0.3倍基坑深度。     

基坑底部土体裙边加固模型试验与数值模拟研究

为研究基坑底部土体裙边加固对基坑变形和内力的影响,分别对未进行坑底加固和采用坑底裙边加固2种工况进行模型试验。在填土过程中预先浇筑加固土体,实现坑底土体加固。在基坑开挖过程中对地表沉降、冠梁侧向位移、桩身弯矩以及桩后土压力进行监测。用有限元软件Abaqus对模型试验进行拓展,将基坑变形的计算结果进行极差分析。研究表明,对坑底土体采用裙边加固,可以有效地减小支护结构的侧向位移;坑顶地表沉降虽有减小,但效果不明显;桩身弯矩略小于未进行坑底加固的工况;土体开挖,桩随着坑底下某一点发生转动,造成桩上半部分土压力减小,桩底处土压力增大;裙边加固尺寸中深度相较于宽度对基坑的变形影响更大;土体加固深度与宽度超过一定范围,控制基坑变形的效果有所提高但不明显,加固深度宜取0.3～0.4倍的开挖深度,宽度宜取0.35～0.45倍的开挖深度。     

深厚软土条件下被动区加固在深基坑工程的应用与数值分析

被动区加固方法常常被应用于深厚软土条件下的基坑工程,且能得到良好的控制位移效果。本文结合实际工程实例,运用MADIS-GTS的三维有限元数值模拟分析方法,从被动区加固宽度、加固深度和水泥掺量等因素来研究坑底被动区加固对基坑支护体系的位移的影响和变化规律,研究结果可为今后类似工程提供借鉴和参考。     

基坑底加固对悬臂式排桩支护结构的影响分析

本文结合某实际工程,采用FLAC3D数值模拟,分析软土地区基坑底加固对悬臂式排桩支护结构的侧移、侧压力、地表沉降分布情况和变化规律,并结合现场监测数据与理正深基坑软件的计算结果进行对比验证。结果表明:排桩的侧移最大值出现在排桩顶部,坑底加固可使侧移减小1/3~1/2;坑底加固基本不改变排桩上土侧压力;地表沉降最大值发生在基坑边缘,坑底加固可使地表沉降减小约1/2;提出了坑底加固的深度和宽度的建议值。     

上海地区基坑工程中的土体注浆加固研究

在工程实践的基础上,对上海等软土地区基坑工程中注浆加固的类型、材料、工法进行了探讨;着重对坑底被动区土体注浆加固的形式、深度、宽度进行了研究;引入了两个实例,从土体注浆加固后土性各项指标的改善和土体注浆加固后地下连续墙体位移量、周围土体沉降、标准贯入度等的变化分析了注浆加固效果;本文的结果对工程实践有一定的参考价值.     

水泥土挡墙抗倾覆稳定性分析方法述评

为全面客观地认识水泥土挡墙抗倾覆稳定性分析所存在的问题,对水泥土挡墙两侧土压力分布模式的研究情况进行了评述;在考虑到传统重力式挡土墙与水泥土挡墙差异性的基础上,重点对基底反力的分布模式,转动中心的位置、影响因素及确定方法做出总结和分析;明确了稳定系数的合理定义方法并分别阐述了黏聚力、内摩擦角、挡墙宽度及入土深度对稳定系数的影响规律;指出当基底土体先于墙前土体达到极限承载力时,应以基底土体的剪切破坏作为倾覆失稳破坏模式的判别标准。     

承压水富水砂层深基坑的坑底抗突涌加固措施研究

以江苏省泰州市永定路西段快速化改造工程雨水泵房段深基坑为背景,采用数值模拟方法对富水砂层深基坑的坑底抗突涌加固措施进行了研究。结果表明:增加止水帷幕深度能明显减小坑底隆起并增加抗突涌的稳定性;通过对比分析5种常见坑底加固方式可知,满堂加固在降低坑底隆起及塑性区分布方面效果最好。实际监测数据表明,止水帷幕穿过承压水层,坑底采用满堂加固的方式可以有效减小坑底隆起变形,确保基坑坑底抗突涌的安全。     

软土深基坑被动区超前加固变形控制效果研究

依托某实际工程,利用FLAC 3D软件建立了3种不同地层参数的基坑有限差分数值模型,验证了土体本构模型的硬化模型比摩尔-库仑模型更适用于基坑工程中,对比分析了裙边加固和满堂加固的加固效果,同时借鉴基坑底部被动区加固思路,提出了在软土深基坑中对开挖段进行超前加固,以控制基坑开挖过程中支护结构位移的方法。结果表明:裙边加固的合理加固宽度为0.5h(h为基坑开挖深度),合理加固深度则与坑底的地层条件密切相关; 满堂加固的合理加固深度可取0.3h,在某些基坑位移控制特别严格的情况下,满堂加固深度超过0.5h后,可考虑优先加固最后一道撑到坑底的土体; 开挖段的满堂超前加固可以使首道撑位置下移,为减少支撑道数提供了可行方案; 研究为同类工程设计提供了参考依据,进一步丰富了软土地区的深基坑变形控制措施。     

重力式挡土墙变形影响因素研究

对可能影响重力式挡土墙变形的因素进行了研究,通过大型通用有限元软件ANSYS分析了墙厚、墙高、墙面坡度、墙后堆载、墙前覆土对重力式挡土墙变形的影响情况,为挡土墙的研究提供了较为合理的分析方法.研究结果表明,墙厚、墙高、墙面坡度及墙后堆载是影响重力式挡土墙水平变形的主要因素,其中墙高及墙后堆载的影响尤其明显,而墙厚是影响重力式挡土墙沉降量的主要因素.     

卸荷式与悬臂式挡土墙受力分析比较

通过对悬臂式挡土墙与卸荷式挡土墙受力分析比较，可以看出同样高度的卸荷式挡墙较悬臂式挡墙在挡墙墙壁根部所受弯矩要小，这样可以减小挡墙墙壁的壁厚及配筋，同时也可以减小倾覆力矩，即可以减小挡墙底板宽度。     

墙后有限宽度无黏性土主动土压力试验研究

针对无黏性土体,开展了刚性挡墙平动、绕墙底转动和绕墙顶转动3种墙体主动变位模式情况下墙后有限宽度土体土压力试验。通过观察墙后不同宽度土体的破坏过程及对土压力的全程量测,对其破坏模式及土压力分布规律进行了探讨。试验结果表明,墙后有限宽度土体的破坏面为一连续曲面,随着墙后土体宽度的增加,土体破坏面逐渐向外侧偏移,最终趋于某一固定位置,但始终位于库仑破坏面内侧。土压力值监测表明,库仑土压力理论并不适用于有限宽度土体。当填土宽度为有限宽度时,土压力值小于库仑主动土压力值,其差距随土体宽度减小而逐渐增大。当墙体平动时,土压力值沿墙高先增大后减小;墙体绕墙底转动时土压力值则呈线性增长趋势;而当墙体绕墙顶转动时,在挡墙上部出现了明显的土拱效应。     

两种位移模式下挡墙主动土压力的离散元模拟

挡土墙位移模式是影响挡土墙土压力问题的关键因素之一,位移模式不同,土压力大小、分布也不同。文章用离散元软件PFC2D模拟了不同位移模式下墙后填土为砂土时挡墙土压力问题,分析了总土压力随位移变化情况,土压力分布情况及土体滑裂面形状、顶宽等问题。研究结果表明:土压力分布,大小与挡土墙位移模式有关,挡土墙背离土体平移即T模式下土压力分布呈线性、而绕墙底转动即RB模式下土压力基本呈线性分布,挡土墙位移较小时,土体便能达到主动极限状态;T模式下滑裂面为通过墙底的平面,而RB模式下滑裂面为未通过墙底的平面,T模式下滑裂面顶宽大于RB模式下相应值。     

邻近地层损失对地下挡土结构土压力与地表沉降影响试验研究

城市浅层空间隧道往往从一侧或两侧地下挡土结构物之间穿过,多数情况下会引起地层损失。目前城市地下开挖引起塌陷事故呈现逐年增多的趋势,当地层损失产生后,周边已建或在建基坑挡土结构的土压力和地层沉降发展规律是决定是否需要进行加固或处理的依据。为了获取地层损失的扰动影响规律,开发了模型试验装置与钢棒相似土技术,采用活动门下沉模拟地下开挖引起的地层损失,采用挡墙平移模拟基坑开挖。分别考虑活动门深度与宽度比、活动门位置深度与距离比、活动门位置深度与侧限宽度比,开展了15组二维模型试验。利用挡土板上的18块悬臂式载荷计测得挡土结构土压力,采用粒子图像测速技术获取表面沉降曲线。结果表明:地层损失会使邻近基坑挡墙上部土压力增加,下部土压力减小;地层损失发生后,邻近的新建基坑如继续进行开挖施工,由于土体受到了充分的扰动,挡土结构底部不会出现土压力减小的箱槽效应,挡墙平移达到主动极限状态时的土压力分布与库仑主动土压力较为吻合;邻近地下开挖引起地层损失与挡墙平移的叠加效应影响下,地表沉降最大值和曲线曲率随活动门宽度增加而增加,随活动门距离和侧限宽度减小而增加。由于采用钢棒相似土,所获得的研究成果主要反映砂土地层的土压力与变形特性。     

窄基坑围护墙插入深度优化解析及离心试验研究

与宽基坑相比,窄基坑由于基坑开挖宽度小,围护墙的稳定性有很大的提高。对纵向长度长达数公里的窄基坑工程,在满足稳定的前提下,如果围护墙的插入深度可以得到优化,其经济效益将是巨大的。以福建省某城区电缆隧道的窄基坑工程为依托,开展窄基坑围护墙插入深度优化的研究。首先,采用解析的方法对比了不同开挖宽度条件下围护墙的受力及变形特征。结果表明,开挖宽度减小时,作用在围护墙的水平附加荷载将大幅降低,同时墙体的内力和变形也大幅减小。基于此,提出适用于窄基坑的坑底土体抗隆起稳定性安全系数计算方法,改进规范提出的计算方法。计算结果表明,由改进的计算方法得到的安全系数大于规范方法算得的安全系数。若按照改进的计算方法进行设计,围护墙插入深度可减少25%。最后,基于离心物理模型试验对提出的理论进行验证。试验结果表明,对于窄基坑,规范提供的围护墙临界插入深度计算方法确实过于保守,在设计窄基坑时有必要对围护墙插入深度进行优化。研究成果可为窄基坑工程围护墙插入深度的优化设计提供理论依据。     

MC桩在某广场工程基坑支护中的应用

介绍了水泥土重力式挡墙与混凝土桩组合支护结构（MC桩）在某广场工程基坑施工中的应用情况。施工中,MC桩组合支护结构较好地发挥了二者的优点,即水泥土桩的止水和混凝土桩的挡土优势,确保了基坑工程的安全稳定和变形控制要求。此外,在水泥土挡墙中增加混凝土桩后,可减小水泥土重力式挡墙的宽度,降低工程造价。     

软土基坑水泥搅拌桩——土钉组合支护结构的研究与应用

软土基坑水泥搅拌桩-土钉组合支护结构比土钉墙具有更大的优势,本文介绍了其工作机理,提出软土基坑水泥搅拌桩-土钉组合支护结构的整体稳定计算方法,并结合工程实例对水泥搅拌桩的合理长度和宽度进行了讨论。     

无黏性有限土体主动破坏及土压力离散元分析

建立在半无限土体假定上的朗肯土压力理论和库伦土压力理论,在挡土墙后填土有限的情况下不再适用。针对墙后无黏性填土,采用离散元方法分别对光滑、粗糙墙面平动模式下墙后有限宽度土体主动破坏的过程进行研究,分析了挡土墙运动过程中滑裂带发展、土体位移规律以及墙后水平土压力分布的情况。研究结果表明,墙体光滑情况下,滑裂带呈直线,墙后填土宽高比较小时,可以观察到滑裂带的反射,墙后土体呈多折线破坏模式,滑裂带倾角基本与库伦理论滑裂带倾角相等,且与土体宽高比无关,水平土压力合力受土体宽高比影响亦不大。墙体粗糙情况下,滑裂带呈曲线,反射现象随墙体粗糙程度增加而减弱,滑裂带倾角随土体宽高比增大而减小,最终落于库伦理论滑裂带内侧。此时,存在一临界宽高比,当墙后土体宽高比小于此值时,主动土压力随宽高比增大而增大,大于此值时,主动土压力不受宽高比影响。而无论墙体粗糙与否,墙后土体宽高比越小,达到极限状态所需墙体位移均越小。     

有限宽度土体被动土压力及滑裂面试验研究

采用无黏性砂开展平动模式(T模式)、绕墙底转动模式(RB模式)、绕墙顶转动模式(RT模式)下有限宽度土体模型试验,利用微型土压力计测试了移动挡墙上的土压力,利用数字图像相关法分析土体变形图像得到了剪切应变(滑裂面)、水平和竖向位移等变形特征。结果表明:(1)T模式下,有限宽度土体滑裂面经过移动挡墙墙踵、固定挡墙墙顶,被动土压力值大于库仑被动土压力,位于挡墙下部H/3范围的土压力受B/H影响较大;(2)RB模式下,滑裂面呈现为以挡土墙顶为中心的多道弧线,弧线半径为H/3~H,被动土压力为“鼓”形分布,当B/H≤1.0时,受固定挡墙影响,滑裂面半径缩小;(3)RT模式下,滑裂面线型特征与T模式相似,被动土压力较大值位于挡墙下部,当B/H减少时,挡墙下部土压力值增大,土体滑裂面范围缩小;(4)不同被动变位模式下,土体位移均可形成大小不同的水平土拱、竖向土拱,土拱形状和大小与变位模式、B/H均密切相关,两土拱的外边缘与滑裂面曲线基本一致。