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。     

FLAC3D正交试验在基坑工程中的应用

以上海某软土深基坑为研究对象,利用FLAC3D软件进行了9组正交试验,分析基坑开挖过程中隆起量、桩体位移和坑外土体沉降量。研究表明,基坑中间隆起量最大,基坑隆起量可以用指数模型y=AxB模拟,围护桩入土深度对隆起量影响最大;桩体左侧位移开始逐渐增加,当达到最大值18.91~35.58 mm后逐渐减小,桩径对桩体位移影响最大;土体沉降曲线呈现"勺子"状,坑外下侧土体沉降最大为40.76~51.68 mm,桩径对土体沉降影响最大。     

基坑开挖工程中渗流场的三维有限元分析

很多工程施工时需要开挖基坑.基坑降水是施工中一个难点.在地下水位较高的地区开挖基坑时,地下水会不断渗入基坑,容易造成流砂和边坡失稳.另外,当遇到承压含水层时,由于上部土体的卸荷,坑底有被顶破而发生涌砂、隆起的危险.因此,如何控制好地下水,减小其对基坑开挖和周围环境的负面影响,是基坑工程特别是深基坑工程设计与施工的一个难题,通过计算分析,给出了基坑开挖中地下水渗流的有效解决方法.     

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。     

基坑开挖方式对基坑变形特性的影响分析

为了研究在基坑开挖时不同开挖方式对基坑及周边环境的影响,以雄安新区某大型基坑为研究背景,通过三维有限元计算,对比分析了采用整体开挖和分区阶梯式开挖时基坑周围地表沉降变形、围护结构变形以及基坑坑底竖向隆起变形。结果表明：分区阶梯式开挖与整体式开挖相比而言,能够适当减小基坑周围地表沉降;越靠近坑角的位置,分区阶梯式开挖越能有效地减小围护结构变形;分区阶梯式开挖在减小基坑坑底竖向隆起变形的优势比较明显。研究结果可以为实际施工提供借鉴。     

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。     

考虑偏压作用的基坑抗隆起稳定性上限分析

为了研究偏压荷载对抗隆起稳定性的影响,提出了一种考虑偏压作用的基坑抗隆起稳定性计算方法,将墙后土体沉降变形近似简化为余弦曲线,从而在研究偏压作用对基坑抗隆起稳定性影响时可计入偏压荷载范围和坑边距等因素,同时在极限上限分析法的公式推导中考虑了土体各向异性对基坑抗隆起稳定性的影响。将该方法与HASHASH和WHITTLE提出的波士顿蓝黏土深基坑开挖有限元模型进行对比,通过数值算例研究了挡墙入土深度、基坑深度、土体各向异性、最下一道支撑到坑底距离及偏压荷载等因素对抗隆起安全系数的影响。研究表明:基坑抗隆起稳定性系数随着土体各向异性比的增加而增加,随着最下一道支撑到坑底距离增加而增大,发现偏压作用距离坑边在2倍基坑深度之内对抗隆起安全系数影响较大。最后结合案例分析验证了该方法的有效性。     

黄土地区基坑开挖对下卧变截面地铁隧道影响数值分析

为预先了解黄土地区深基坑开挖工程对下卧变截面地铁隧道的影响,以现场地层及地铁隧道相关参数为依据,采用ＦＬＡＣ３Ｄ对施工及降水过程进行了数值模拟计算。结果表明:地下水位的变化引起土体应力的改变,进而会对隧道变形产生影响;开挖卸荷引起坑底回弹,导致整体隧道发生向上隆起,基坑开挖范围内马蹄形隧道隆起量相对较小;另外,盾构隧道和马蹄形隧道的接头部位位于隆起最大区域,施工期间应加强这一区域变形监测,需要密切关注结构防水措施的破坏。     

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。     

超大深基坑开挖对周围环境变形影响及对策分析

为研究超大复杂深基坑施工对邻近环境变形的影响,以河南省郑州市龙湖金融岛项目基坑工程为例,采用全站仪对基坑内支护桩顶、内支撑格构柱及坑外地面进行监测,利用多点位移计对支护桩旁土体进行测斜,通过分析基坑周围环境的位移时空变化特征,探究基坑支护桩、坑外土体及基坑变形的协调性。结果表明：基坑施工过程中,支护结构及周围建筑物沉降变形特征可分为土方开挖、垫层施工、内支撑拆除和垫层完工4个阶段;土方开挖及内支撑拆除阶段,支护桩桩顶、格构柱及邻近地面沉降变形较大,垫层施工对基坑变形具有减弱作用;土方开挖、垫层施工及内支撑拆除阶段,相邻格构柱间不均匀沉降使格构柱变形增大;基坑开挖主要对邻近管廊的沉降变形具有影响,特别是土方开挖前期邻近管廊的变形出现快速增大。针对基坑开挖过程中存在的问题提出了工程技术措施。     

被动区土体加固对深基坑变形影响的研究

被动区土体加固能有效地控制基坑开挖引起的变形、保护基坑周边环境,在实际工程中得到广泛的应用。对上海软土地区某地铁车站深基坑工程进行数值模拟,系统地研究了不同土体加固形式对基坑变形的影响。研究结果表明该工程采取的坑底加固措施使得基坑变形满足变形控制标准;增大土体加固的深度能显著地减小围护结构侧向位移、地表沉降和坑底隆起;而过度地增大加固土体的割线模量E₅₀^ref对控制基坑变形的效果甚微;在同等条件下,满堂加固控制基坑变形的能力明显优于裙边加固。     

局部破坏对内撑式排桩支护基坑影响的模型试验

为降低实际工程基坑失稳事故发生率,通过室内模型试验研究了支撑失效、土体渗漏等局部破坏对内撑式排桩支护基坑的影响机理。试验结果表明：支撑轴力随基坑开挖加深而增大,靠近基坑中部的支撑轴力增量最大,坑角附近最小;支撑局部失效时,一部分荷载通过围檩传递到邻近支撑,另一部分荷载转换为支护结构的位移协调。当支撑全部失效后,支护结构整体刚度降低,支护体系变为悬臂排桩支护,支护桩位移、弯矩及坑外土体沉降量较支撑全部失效前明显增大;桩后局部土体发生渗漏时,土体迅速垮塌流进坑底形成土堆,同时坑外产生大范围的塌陷区,对周边环境及施工影响较大。     

兰州地铁车站深基坑支护选型分析与数值模拟研究

为了积累兰州地铁车站深基坑设计和施工经验 ,依托兰州地铁某车站对常用支护方案进行对比 ,选定钻孔灌注桩加钢管内支撑方案 ,同时 ,采用FLAC3 D软件 ,对基坑典型断面的施工过程进行三维数值模拟分析.结果发现 :基坑开挖初期 ,桩顶水平位移较大 ,沿桩身呈前倾型分布 ;随着基坑开挖 ,位移较大部位不断下移 ,钢管内支撑施工后 ,支护桩的水平位移曲线呈")"型分布 ,最大值大约位于距离坑底1/2~1/3倍坑深处 ;坑边最大沉降点距离坑边一般约为桩体外侧5 m~10 m的区域 ,沉降影响范围约为1.5倍~2倍基坑深度 ,后续车站支护可采用适当优化的钻孔咬合桩+钢管内支撑的方案 ;对于兰州地区基坑降水工程 ,当降深不是很大、水文地质条件相对简单时 ,一般可采用坑外管井降水加坑内明排措施.     

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。     

软土地区相邻基坑开挖的相互影响分析

以软土地区某相邻基坑工程为背景，采用ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ软件建立三维有限元模型，通过对比单 基坑开挖和双基坑开挖施工工况，分析相邻基坑开挖对本体基坑围护墙侧移、坑外地表沉降及支撑轴力 的影响。结果表明:相邻基坑开挖将引起本体基坑向相邻侧的附加位移，且在同步施工时，靠近相邻基 坑一侧的围护墙附加位移大于另一侧墙体；本体基坑与相邻基坑之间夹心土的地表沉降存在明显的叠 加效应，相邻基坑的开挖将显著增加该部分土体的沉降量；相邻基坑开挖将引起本体基坑支撑轴力的非 对称分布，靠近相邻基坑一侧支撑轴力较小。     

基坑开挖对围护结构变形和坑外土体沉降影响研究

为研究基坑开挖过程对围护结构深层水平位移与坑外土体沉降的影响关系,以珠江三角洲水资源配置工程为背景,通过某个始发工作井基坑在施工过程中的监测数据分析,研究基坑变形的时空效应,表明:围护墙体的深层水平位移曲线大致呈"弓"字形分布,最大侧向变形点基本位于基坑开挖面附近;坑外土体最大沉降位置随着开挖进行逐渐向外发展,最后稳定...     

天津地区基坑外既有隧道竖向变形机理及影响区研究

天津地区基坑开挖普遍引起坑外既有隧道隆起,但其机理缺乏明确研究,且数值计算较难模拟预测出隆起变形。针对此问题,在分析多个基坑开挖引起隧道隆起案例的基础上,运用有限元模拟和HSS本构模型,对隧道隆沉机理进行了研究。结果表明,隧道竖向变形由基坑围护结构水平变形引发的沉降与基坑卸荷回弹导致的隆起叠加而来,隧道隆沉取决于两方面影响因素的相对大小。不排水短期条件模拟时,基坑开挖卸荷在坑底以下及坑外引发了较大的负孔压,限制了土体的回弹变形及隧道隆起。数值模拟中应根据实际工程施工周期长短、黏性土层渗透性与排水路径长短综合选择土体的排水类型及模拟方法。天津地区粉土黏土互层的地层中孔隙水压力消散较快,施工时间长达数月以上的大型基坑采用排水模拟或能够考虑孔隙水压力消散时间效应的固结模拟,能够更为准确的反映基坑卸荷回弹的影响,预测出隧道的隆起变形。对于基坑外隧道变形的影响区,长期排水条件下隧道隆起区和变形过渡区的位置相比短期不排水条件均向上大幅提高,隆起区范围大幅增加。对于深18 m的基坑,沉降区与过渡区分界线可上升9～17 m,过渡区与隆起区分界线可上升14～16 m。     

某泵站基坑分层开挖全过程土体变形分析

泵站基坑工程中通过限制开挖深度的同时采用逐层开挖可带来较好的工程效果。文章通过数值模拟分析泵站基坑分层开挖全过程土体变形规律,模拟分析得出：(1)基坑两侧附近及坑底总体位移随着开挖深度增加而不断增大。(2)随着开挖深度增加,紧靠基坑两侧和坑底水平向位移不断增大。(3)随着开挖深度增加,紧靠基坑两侧竖向位移（表现为沉降）不断增大,基坑坑底竖向位移（表现为隆起）亦不断增大。因此,对于未加支护的基坑,开挖过程中要重视对分层开挖厚度及开挖速率的控制,同时应加强对基坑周围环境的监测,防止开挖过程中引起的过大变形对基坑周边建构筑的不利影响。     

非对称荷载涉水深基坑开挖全过程分析

随着城市的快速发展,地下空间的开发和利用使得深基坑工程施工全过程中的变形和稳定性问题越来越突出,以受到工程建设者的高度关注。通过数值模拟分析非对称荷载涉水深基坑开挖全过程中土体及支护结构变形,分析结果显示：（1）坑外水位变化不大时,随着基坑的开挖,地下连续墙的作用不断发挥,基坑外侧土体变形受基坑开挖影响较小,而基坑内侧土体由于受到开挖卸荷的影响,土体竖向变形量不断减小且有向上隆起的趋势。（2）坑外水位变化不大时,随着基坑的开挖,基坑左、右两侧地下连续墙上的最大位移逐渐增大且均指向基坑内侧,墙的支护作用逐渐发挥,且随着基坑的开挖,地下连续墙逐渐处于悬臂状态,最大位移均处于墙顶。（3）受基坑两侧非对称荷载的影响,同一工况下右侧荷载（大荷载）作用下地下连续墙上最大位移均大于左侧（小荷载）且同一工况及同一深度下右侧荷载（大荷载）作用下地下连续墙上位移均大于左侧（小荷载）。因此,实际工程设计和施工过程中不应忽视基坑两侧非对称荷载带来的支护结构上差异变形的影响。上述分析可对深基坑工程设计和施工提供一些借鉴和参考。     

临近地铁站深基坑工程安全评估分析

天津松江东南角二期基坑工程,周围环境复杂,紧邻天津地铁东南角站,因此在其施工作业前应对周边建筑造成的潜在位移影响进行评估,并进行监测。以此为工程背景,结合数值计算分析等手段,预测基坑的开挖对车站的影响程度及可能带来的危害,从而对基坑工程的施工方案、设计、加固及东南角站的运营管理提出指导性的意见,对危险部位事先采取防范措施。结果表明基坑大面积开挖产生的卸荷效应显著,导致坑外土体产生趋向坑内移动的趋势,在土体变形传递效应的影响下地铁车站以及隧道产生一定的沉降和水平位移,基坑降水的影响并不十分显著,一期大基坑开挖对隧道变形影响显著,尤其是对隧道水平位移。建议在大基坑和隧道之间预设注浆纠偏措施并加强变形监测,保证隧道安全。