水利工程中节制闸基坑支护及开挖土体变形特征研究

基坑支护主要结合周边环境、地质情况综合考虑，根据横河节制闸基坑工程情况，采用支护桩进行支护。为了分析基坑开挖过程中的变形情况，建立数值模拟模型，研究分层开挖过程中基坑的变形特征。结果表明，距离基坑中心越远，周边土体变形量越小，坑底回弹变形量越小；基坑变形速率随着基坑开挖深度的增大而增大，基坑变形影响范围主要集中在距坑边1倍基坑深度范围内；根据变形监测数据，侧壁变形量与基坑开挖深度满足y=2.7356e^0.5379x(R²=0.9983),基坑回弹变形量与基坑开挖深度满足y=0.1959e^0.6567x(R²=0.9846)。在施工过程中，需要严格控制基坑开挖速率，保持基坑变形量的稳定，同时需要加强对周边厂房的监测，做好预警工作。     

基于数量化理论Ⅲ的地铁深基坑变形影响因素分析

为实现地铁基坑变形影响因素的客观评价,以30个基坑实例为工程背景,采用数量化理论Ⅲ分析不同因素对基坑变形的影响程度。利用不同条件下的样品得分来判断各影响因素间的耦合强度;通过构建不同输入层条件的BP神经网络来评价数量化理论Ⅲ对基坑变形影响因素筛选的准确性。分析结果表明:基坑变形的主导因素包括渗透系数、基坑深度、支撑间距和嵌固深度,重要因素包括内摩擦角、黏聚力、基坑长度、基坑宽度和地下水位,一般因素包括天然重度及支护结构刚度;基坑变形影响因素间存在一定的耦合度,且多以中、低耦合强度为主;优化BP神经网络较传统BP神经网络具有更高的预测精度。验证了数量化理论Ⅲ对基坑变形影响因素筛选的准确性,证明了数量化理论Ⅲ在基坑变形影响因素分析中的适用性和有效性,为基坑变形控制提供一定的参考依据。     

试论基坑被动区留土的设计与计算

在基坑运行过程中,基坑坑顶往往出现位移偏大,顶部出现裂缝,甚至出现险情。在出现这种情况时,处理最为有效的办法是：坑顶卸土、坑底反压。坑顶卸土对基坑的稳定非常直观,卸土范围大（宽度方向）,卸土就是减轻基坑顶部的荷载,相当于减小基坑的开挖深度,按这样理解卸土对基坑的稳定有益是很容易的;坑底反压土亦是相当于减小基坑的开挖深度。在正常的设计时,采用被动区反压留土,怎样预估基坑的变形？支护结构的内力怎样计算？     

某超大基坑挡土墙与土体相互作用的数值分析

以某超大基坑为例,借助FLAC^3D有限差分软件建立考虑土体、地下连续墙、结构梁板等共同作用的三维模型,研究墙体产生侧向位移时基坑外主动土压力的变化趋势墙体发生鼓型侧移时,基坑外主动土压力呈“R”分布;并对影响围护挡墙结构侧移和主动土压力分布的几个参数(内摩擦角、墙土摩擦角、挡土墙入土深度,以及基坑长宽比等)进行敏感性分析,并归纳出变化规律:土体内摩擦角和黏聚力对挡土墙侧移影响较大,随着内摩擦角和黏聚力的增大,挡土墙上的主动土压力和墙体侧移逐渐减小;挡土墙入土深度对挡墙的主动土压力影响不明显,而对挡墙侧移有一定影响。随着挡墙插入深度增大,上部墙体侧移逐渐增大;而下部墙体却相反,当插入比在1.2左右时,墙体侧移最小。在开挖面以上,随着基坑长宽比增大,挡墙上主动土压力逐渐减小;而在基坑开挖面以下,特别在靠近挡土墙底部范围内,随着基坑长宽比增大,挡墙上的主动土压力强度逐渐增大。     

基坑支护体系稳定可靠度分析

对于基坑的支护体系,可看成由3种主要失稳模式(即倾覆失稳、坑底隆起失稳、整体失稳)所组成的串联体系.通过建立基坑支护体系的极限状态方程,运用Monte-carlo法求解得到可靠性指标与失效概率,从而计算出支护体系的可靠度.从实例的计算结果可知,对于悬臂式支护结构,倾覆破坏模式为主要失效模式,整体失稳模式和坑底隆起失稳模式为次要失效模式.土的容重、内摩擦角、粘聚力等性能参数为影响支护体系稳定的关键参数.     

不同支护参数下锚杆锚固效果的等效数值模拟研究

为了研究支护参数(锚杆长度,锚杆环向间距)对数值模拟中围岩等效岩性参数的影响,以宁波将军山隧道为研究对象,进行了不同支护参数下的隧道开挖和加载的模型试验,得到锚杆长度和锚杆间距的改变对隧道拱顶位移的影响规律。通过对模型试验进行数值反演分析,得到数值模拟中围岩等效岩性参数(弹性模量、黏聚力和内摩擦角)的变化规律,依此得到不同支护参数下锚杆锚固效果的等效数值模拟方法。结果表明:在数值分析中,锚杆长度每增加0.5m,锚固区岩体弹性模量提高约3%,黏聚力提高约0.8%,内摩擦角几乎不变;锚杆间距每减小0.5m,锚固区岩体弹性模量提高约17%,黏聚力提高4%~5%,内摩擦角提高约3.4%。     

考虑塑性发展系数的简化软土基坑回弹变形预测

为了解决现有的基坑回弹变形计算方法所需参数较多、计算过程较为繁琐、工程应用上受到限制等问题,利用孔隙比和压缩变形量的关系推导出塑性发展系数β的表达式,根据卸荷比R对回弹变形量的影响,估算坑底回弹土层的计算深度,且忽略深大基坑中央土体应力分布的空间效应和坑底中部土体在开挖前及开挖后均为均匀的自重应力场,建立一种基于塑性发展系数β的回弹量估算方法。利用该法对上海市某挖深17.9 m的深大基坑中部回弹量进行估算,并与回弹实际监测值作比较,结果表明,可以用该方法估算回弹量;同时,分析了该方法的工程应用可靠性,并对预测效果修正提出了相应的建议。     

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。     

深基坑开挖对邻近矩形地下通道变形影响研究

以紧邻上海中环线某矩形地下通道的深基坑开挖为例,结合位移控制理论,将二阶段法应用于 基坑开挖对邻近矩形地下通道结构变形研究。采用弹性地基梁理论对矩形地下通道的变形和受力机理 进行分析,求解基坑开挖对邻近矩形地下通道变形的理论解答,推导出矩形地下通道的弹性地基梁计算 方法。并基于有限元数值模拟方法,考虑土体、基坑围护结构与矩形地下通道之间的相互作用,建立深基 坑开挖过程以及矩形地下通道弹塑性数值仿真模型,分析施工过程中基坑支护体系结构以及邻近矩形地 下通道的变形规律及应力特征,探讨基坑开挖工况、基坑开挖深度等因素对地下通道运营的影响规律。     

土钉超前支护的工作机理研究

在软弱地基中采用土钉墙基坑支护结构,当基坑开挖到一定深度时,由于地基自立性差或承载力低而受到一定限制,工程中通常采用超前锚杆来提高地基土的承载能力,从而提高土钉基坑支护结构的稳定性.鉴于现有土钉墙设计中,对超前锚杆的工作机理的认识不足,从超前锚杆与地基土的相互作用机理出发,分析了超前锚杆在土钉基坑支护中的工作机理,研究了超前锚杆在土钉支护中的稳定性分析方法,并得到工程实例的验证.     

基于正交试验法的重力锚基坑岩土参数敏感性分析

为了探究重力锚基坑变形过程中的岩土参数敏感性,以重庆万州驸马长江大桥北岸重力锚基坑作为研究对象,首先基于正交试验法设计计算方案,采用有限差分软件FLAC^3D对基坑开挖变形进行数值计算。然后对计算结果进行极差分析和方差分析。结果表明:极差分析和方差分析识别出的影响基坑开挖变形的主要岩土参数均为全风化层的弹性模量E₁、泊松比μ₁、黏聚力c₁、内摩擦角φ₁以及强风化层的弹性模量E₂;结合基坑开挖试算结果综合确定的反演目标参数为全、强风化层的弹性模量E₁和E₂。研究结果为后续的位移反分析奠定了基础,以及为控制基坑开挖变形提供了施工指导建议,同时还为类似工程的敏感性分析问题提供了借鉴方法。     

软土地区泵站基坑支护结构应力变形分析

为研究软土地基单侧开敞式不对称基坑支护结构的应力变形特征,采用ANSYS等软件构建全断面的泵站基坑三维有限元模型。针对挡土墙不同的模拟方式,研究基坑开挖过程中支护结构应力变形规律,对比分析得出推荐方案,开展推荐方案围护桩顶竖向位移数值模拟结果与监测成果对比分析。研究结果表明：泵站基坑开挖土体后立即施工支撑构件,围护桩墙位移整体减小,时空效应明显;建模时在挡土墙处加法向位移约束相较于不加法向位移约束,在一定程度上减小围护桩墙和位移值、桩墙顶竖向位移值、支护结构最大拉应力和最大压应力,并对坑底回弹有一定的约束作用,符合实际情况,建议采用该模拟方式;围护桩墙顶竖向位移的有限元数值模拟结果较监测结果偏大,存在一定的安全裕度。     

负孔压消散对坑底的回弹影响研究

在软土地区开挖基坑时将在坑底和周围土体中产生负的超静孔压.研究了基坑开挖卸载情况下坑底和周围土体中负超静孔压的消散规律,并利用固结理论和有效应力原理推导了由于开挖引起的超静孔压计算公式和坑底回弹变形计算公式.通过算例讨论了坑底土体的渗透系数和刚度变化对坑底回弹变形的影响.研究表明,随着负孔压的消散,坑底土体中的有效应力逐渐降低,并进而引起坑底土体的膨胀隆起.     

富水砂层区地铁车站基坑变形过大原因分析

以某明挖地铁车站基坑工程为例，结合工程地质和水文地质、基坑围护结构设计和施工情况，以及基坑开挖期监控量测数据，分析总结了基坑支护结构及周边环境变形规律、变形产生原因及可采取的风险管控措施，分析认为:富水砂层地层地铁车站基坑自身及周边变形控制的主要因素包含支撑架设及时性及轴力预加、土方开挖方式、坑内疏干降水效果、坑边动静荷载等；富水砂层区基坑桩（墙）体水平位移监测，应以管顶为起算点，并将对应墙顶水平位移值代入进行修正；同时，类似地层区地铁车站基坑支护结构设计应重点考虑第一道支撑采用钢筋混凝土支撑、增加基坑围护桩（墙）体嵌固深度的必要性。     

锚杆参数对基坑坑底回弹和地连墙变形的影响

采用三维有限元方法建立了考虑土、围护结构和锚杆支撑体系共同作用的复杂基坑模型,研究了锚杆的长度、倾角和间距对坑底回弹和地连墙变形的影响。研究结果表明：基坑坑底回弹隆起具有明显的空间效应,与地连墙的变形有关;锚杆的倾角、锚固段和自由段长度对坑底回弹隆起的影响较小,锚杆的间距越大坑底回弹隆起量越小;锚杆参数对地连墙的影响较大,锚固段和自由段长度变大,地连墙的变形减小;当倾角增大时,地连墙的变形先减小后增大;锚杆的间距增大,地连墙的变形增大。     

上跨地铁基坑开挖对区间隧道变形影响的 监测与数值分析

以厦门第二西通道Ａ３标段上跨地铁一号线明挖基坑工程为背景，研究基坑开挖过程对地铁区间隧道变形的影响。依据监测数据对不同开挖工序下的隧道结构的竖向位移和水平相对收敛进行分析，建立基坑支护体系与土体的三维有限元模型，并将结构竖向位移的模拟结果同监测数据进行了对比。分析结果表明，地铁区间隧道与基坑中央的距离与其隆起量成负相关，开挖土体与区间隧道的距离与其隆起量成负相关，开挖底层土所引起的相对收敛量大于其余工况，结构的相对收敛变化速率和开挖土体与隧道距离成正相关，模拟结果与监测数据略有差异，但两者变形规律基本一致。     

基于FLAC3D的土钉支护结构变形分析

为进一步解释钉土的相互作用机理,采用FLAC^3D对土钉在开挖过程中的变形性能进行了模拟和分析。根据土钉支护结构的开挖、支护情况,研究了基坑的整体变形、土钉的拉伸和剪切变形分布规律。指出：基坑水平最大位移出现在基坑的中下部,不在基坑的顶部;土钉的轴向变形是不均等的,土钉的轴向速度变化较大;土钉两端的剪切位移明显大于中间的位移值,中性点处位移为零,该点逐渐靠近土钉面层方向;土钉端部的径向变形量远大于底部的径向变形量。     

基坑开挖位移及土体水平抗力比例系数的反分析

基坑设计土体参数的正确选取直接影响支护结构的位移和内力计算结果,特别是土体水平抗力比例系数m值对支护结构位移的影响最为显著。结合基坑开挖工程实例,通过材料性状与基坑开挖施工过程的平面有限差分法模拟,模拟计算基坑分布开挖过程结构的水平位移;通过分析诸多土体参数对基坑支护结构水平位移的影响程度,确定杨氏模量作为位移反分析所需获取的参数,构建实测位移与模拟计算位移之间的目标函数,反分析给出各层土的杨氏模量;基于弹性地基梁法推导的m值与杨氏模量的关系,给出反映实际侧向变形特性各层土的m值。研究结果为基坑工程设计参数的合理确定提供了一定理论参考依据,对有效控制基坑位移与变形具有重要的实践意义。     

桩锚复合土钉支护结构的位移场分析

运用有限元软件对桩锚复合土钉支护结构的位移场进行了数值模拟分析,结果表明:在基坑开挖过程中,土体的水平位移随距开挖面距离的增大而逐渐减小,近土钉侧土体的位移受到土钉的限制,位移曲线出现局部曲折;桩体和面板的水平位移能够协调一致,这两种不同性质的支护形式均能发挥作用;基坑地表沉降曲线呈"勺"形向下弯曲,沉降量随着距基坑开挖面距离的增加而逐渐减小;坑底土体出现隆起现象,随着土钉逐渐发挥作用,隆起的高度趋于稳定.     

兰州地铁深基坑围护结构选型分析

为了积累兰州地铁车站深基坑设计和施工经验,填补兰州地区地铁深基坑的桩撑支护设计空 白,结合兰州地铁深基坑工程对土钉墙（复合土钉墙）、地下连续墙、排桩预应力锚杆和排桩内支撑四种 围护方案进行对比,选定钻孔灌注桩加钢管内支撑支护方案。根据基坑开挖监测结果发现:随着基坑开 挖深度的增加,各开挖阶段水平位移与深度变化和内支撑及预应力的施加有关,基坑中部圈梁的侧移最 大;围护桩由于下端嵌固,上端被支撑,桩体变形曲线逐渐向“大肚”形变化,最大水平位移产生的位置也 相应下移。桩撑基坑开挖过程中,应减小悬臂阶段持续时间,尽早施工内支撑且适当施加预应力,加快 基础施工进度,防止因土体流变而产生较大的位移。