基坑挡墙结构的设计:Ⅱ—计算分析与讨论

本文采用文献［１］中论述的弹性支点ｍ 法对关系到基坑挡墙结构设计中的一些关键计算参数进行了计算分析与讨论,主要包括ｍ 值、挡墙结构刚度、支撑结构体系水平刚度、支撑位置、土的分层以及土性参数ｃ和φ、坑底加固等的影响。     

水电站厂房尾水箱式挡墙设置及计算参数分析

通过对水电站尾水箱式挡墙设置与计算参数分析,探求不利地质条件下修建高挡墙结构的方法,对箱式挡墙的设计与研究提供了方法和经验。通过计算参数分析,阐述了箱式挡墙的设计要点与计算中需要注意的问题。结果显示:尾水箱式挡墙设计,不仅要注意计算方法和设计程序,还要复核整体抗滑稳定性及抗倾覆稳定性,使基础的应力不均匀系数不超过允许值,同时还要考虑地震等各种情况下整体稳定计算和各部位的强度计算等,才能在不利地质条件下修建高挡墙,保证挡墙结构的稳定。     

多级支挡结构地震主动土压力的极限分析

多级组合支挡结构形式在高边坡防护工程中得到了广泛采用,但现有研究却较少涉及这种支挡结构形式的地震土压力计算问题。应用拟静力法和塑性极限分析上限定理,并且基于强度折减技术,推导了重力式挡墙与两级锚杆挡墙组合支挡结构形式的地震主动土压力及其系数的上限解。该上限解考虑了水平和竖向地震系数、墙背倾角、坡面形式及多级支护方式、土体黏聚力、土体与墙背的黏附力等诸多因素。二级锚杆挡墙实例分析表明：静力条件下主动土压力计算值与现有相关方法的计算结果一致,土的抗剪强度折减系数、上挡墙锚杆轴力等参数,对下挡墙地震主动土压力影响显著。二级组合支挡结构地震主动土压力影响参数敏感性分析表明：水平地震系数以及重力式挡墙墙高和倾角的敏感性较大,上挡墙锚杆的轴力和倾角等参数的敏感性相对较小     

考虑桩顶冠梁效应的水泥土挡墙变形计算方法

以ｍ法为基础,建立了考虑桩顶冠梁效应的挡墙变形计算模型,给出了计算公式。工程实例表明：该方法预测挡墙变形是可行的。     

型钢-水泥土复合重力式挡墙协同工作的变形特性分析

水泥土重力式挡墙内插H型钢作为基坑变形控制的一种手段。通过分析悬臂结构弹性支点变形计算方法,指出组合墙体自身抗弯刚度是关键的影响因素。而不同受力阶段型钢和水泥土协同工作的各自荷载的分担作用发生变化,抗弯刚度存在不确定性。为了研究复合重力式挡墙的变形特性,以上海软土地区某挖深5.4 m的基坑为工程实例,建立型钢--水泥土重力式挡墙三维模型进行数值模拟,发现复合结构开挖至坑底后最大位移出现在开挖面中部,较好地限制了顶部位移,且水泥土分担荷载的作用明显。进一步分析发现水泥土截面置换率控制在构造要求范围内较经济,型钢前排密布更为有利。     

基于块体剪流组合机构的黏土基坑抗隆起稳定性分析

现行规范中基坑抗隆起稳定性计算方法主要为基于极限平衡理论的圆弧滑动法,这种方法没有严格的理论基础,得到的安全系数普遍偏高,且当挡墙插入比较小时,安全系数明显不合理。极限分析法拥有严格的理论基础,已经建立了一些基坑抗隆起稳定分析上限机构,但是这些机构的适用性缺乏一定的研究。针对上述问题,首先介绍了基坑抗隆起稳定上限分析的理论框架,对机构优化概念与块体剪流组合机构的构造做了比较全面的探讨;随后在均质地基下利用弹塑性有限元的模拟结果进行了讨论,并在非均质地基条件下利用圆弧滑动法的计算结果进行了讨论;最后总结了不同块体剪流组合上限机构的适用条件。分析表明,挡墙刚度较大且插入比较小时,应该将挡墙刚度按无穷大处理;挡墙刚度较小且插入比较大时,应该考虑挡墙刚度的影响。通过工程案例分析,验证了提出的圆弧机构上限法的合理性。     

高填方膨胀土作用下刚柔复合桩基挡墙结构数值模拟

针对高填方膨胀土路基边坡的治理问题,提出了在膨胀土和挡墙之间设置EPS柔性垫层的刚柔复合桩基挡墙结构。采用FLAC3D建立了刚柔复合桩基挡墙结构支护的高填方膨胀土路基数值模型,并基于热-力耦合模型实现了湿度变化后的高填方膨胀土变形模拟,进而对比分析了5种不同工况下刚柔复合桩基挡墙结构的受力变形特性及路面变形,并着重探讨了EPS垫层厚度和刚度对刚柔复合桩基挡墙结构墙背土压力和水平位移的影响。研究结果表明:刚柔复合桩基挡墙结构的墙背土压力、抗滑桩桩身弯矩和剪力、挡土墙和抗滑桩水平位移均明显减小,但路面沉降和水平位移有所增大;EPS垫层弹性模量越小或厚度越大,则EPS垫层压缩量越大,允许膨胀土发生的侧向变形也越大,刚柔复合桩基挡墙结构的受力和变形则越小;柔性EPS垫层减压作用的充分发挥必须同时满足厚度和弹性模量2个方面的条件,单一采用垫层刚度指标不足以反映EPS垫层的影响。     

考虑挡墙位移非线性影响的土压力计算模型

针对传统土压力理论不能考虑挡墙位移对土压力计算影响的事实,建立了一个能考虑挡墙位移非线性影响的土压力计算模型,并讨论了模型中参数的影响和计算方法。离心模型试验表明,应用提出的模型的计算成果与试验实测值符合,该模型能较准确地考虑挡墙位移对土压力的非线性影响,从而为基坑开挖中的土压力计算提供了一种新的计算方法。     

基坑挡墙结构的设计：Ⅰ—计算方法与工程应用

本文论述了考虑开挖过程与回筑过程实际工况下的深基坑挡墙结构变形与内力的计算方法和理论公式,用工程实例论证了计算方法的合理与实用性,并通过大量的计算结果与实测工程的比较,着讨论了实际基坑工程挡墙结构的设计问题。     

单排及双排灌注桩挡墙型式的设计与应用

本文主要介绍运用单排及双排灌注作为河道岸坡的支护结构，并按作为永久性挡墙的要求进行设计计算，对结构的计算模式、作用机理进行了分析，并通过工程实例说明此种挡墙结构在设计与实际工程中的应用。     

南昆铁路钢管格栅膨胀土挡墙边坡加固机理模型试验研究

膨胀土边坡加固一直是铁路(公路)建设中的难题，常规刚性结构严格约束膨胀土变形，易使结构受力过大而破坏，柔性结构易使坡体变形过大而失稳，往往难以达到预期效果。本文提出钢管格栅膨胀土挡墙，合理协调结构的受力和变形，达到加固膨胀土边坡的目的:膨胀土做挡墙本体填料、土工格栅增强墙体整体性、纵向贯穿钢管提高墙体刚度。采用大比例尺相似模型试验，在模拟降雨条件下，对比该新型结构与常规结构的加固效果，通过监测挡墙水平位移、墙背土压力、钢管变形，研究钢管格栅膨胀土挡墙加固边坡机理。结果表明:钢管格栅挡墙与常规格栅挡墙相比，变形显著降低且更趋协调，承载能力明显提高，纵向贯穿墙体且深入地基的钢管有效改善了墙体的受力。研究成果可为膨胀土边坡加固结构选型及其构造设计提供理论参考。     

盾构衬砌管片接头力学分析及双直线刚度模型研究

盾构管片接头弯曲刚度K? 是盾构衬砌结构计算中的一个重要参数。根据管片接头构造特征,在传力衬垫和弹性密封橡胶试验资料的基础上,对管片接头进行受力分析,得到管片接头弯曲刚度与接头内力的非线性关系。为了应用方便,建立了实用的管片接头弯曲刚度的双直线模型。该接头刚度模型为梁-弹簧模型法和修正惯用法中的关键参数确定提供了基础,管片的内力计算也更加合理。     

多层支撑深基坑变形数值模拟正交试验设计研究

分析了多层支撑深基坑设计中的多个参数,对诸如挡墙和支撑的刚度指标等参数选取进行了分析。对深开挖进行了多因素多水平的有限元数值模拟,在此基础上进行了支撑刚度、位移柔度数、土体变性及强度参数等5因素的4水平正交试验设计,得出了深开挖中的各个参数对多层支撑深开挖变形的影响程度和各个参数的灵敏度。分析结果表明,墙体的位移柔度数是控制基坑开挖变形的主要参数,其他的参数诸如土体的弹性模量等对基坑变形的影响较小。     

RT模式下地震非极限主动土压力的拟动力分析

为考虑挡墙位移效应对地震土压力的影响,依据前人试验研究的结论,将摩擦角表示为与挡墙位移量和位置高度相关的函数,然后基于拟动力法和水平层分析法,推导得出RT位移模式下的地震非极限主动土压力和合力作用点的计算表达式。计算模型可描述摩擦角沿着墙高逐渐发展的不同非极限位移状态工况,并建立了挡墙位移、地震动荷载和土压力之间的相互联系。参数分析讨论了振动时间、挡土墙位移状态、地震加速度参数和土体摩擦角对地震主动土压力分布、合力大小以及合力作用点高度的影响。相比于传统的极限状态地震土压力理论,所提方法更合理地描述了地震土压力随挡墙位移的发展过程,对发展非极限土压力理论和改进边坡工程中的抗震计算方法具有一定的参考意义。     

加筋砂土挡墙面板刚度效果的数值分析

为了对加筋砂土挡墙面板的刚度效果有一个合理、定量的把握,利用非线性硬化-软化弹塑性有限元方法对相关的一系列室内模型试验结果进行了系统全面的数值分析。有限元解析中所采用的砂土本构模型是以修正塑性功为基本状态量的弹塑性硬软化模型,该模型可以较为精确地模拟砂土的应力路径效应。结果表明,利用这种较高精度的有限元方法对加筋砂土挡墙的变形破坏进行解析,不仅能较好地模拟加筋砂土挡墙基础底面的平均压力与沉降之间的关系,同时也能较好地再现由于面板刚度变化对加筋砂土挡墙基础的承载力以及渐进性变形破坏的影响。随着面板刚度的增加,面板对剪切带的抑制作用将随之增加,具体表现在砂土围压σ3增大所带来的砂土强度σ1的提高,进而使得加筋砂土挡墙的峰值承载力也随之增大。     

深基坑内撑式支护结构计算的综合刚度和双参数法

将吴恒立提出的用于合理计算桩顶作用水平集中荷载的推力桩的综合刚度原理和双参数法,延伸应用于作用有水平分布荷载（土压力）的深基坑围护结构上,提出其杆系有限元数值解法,对一深基坑内支撑式支护结构实例的开挖和支护过程中的各个工况进行了数值模拟分析,由实测位移试算反分析得到了合理的墙-土的综合刚度和地基土抗力双参数,与现有方法计算结果对比表明,该方法能使所得结果更接近实测值。从而说明,综合刚度原理和双参数法的杆系有限元数值解能更为可靠的计算深基坑内支撑式支护结构,具有参考应用价值。     

土工格室柔性挡墙变形规律数值模拟研究

土工格室柔性挡墙作为一种新型公路边坡支挡结构,在公路工程建设中具有广阔的应用前景。柔性挡墙墙背土压力与挡墙的变形形态及位移量大小密切相关。运用岩土工程有限元分析软件Plaxis研究了柔性挡墙在不同工况下的变形规律,计算分析了挡墙的高宽比、坡度以及路基表面荷载对于挡墙的变形性状的影响。研究结果表明,高宽比较大时,挡墙的水平位移量和自身的挠曲变形较大,墙背变形表现为外凸的抛物线形。随着高宽比的减小,挡墙的水平位移量和挠曲变形逐渐减小,墙背变形形态亦发生了变化;挡墙顶部的水平位移随着坡度的变小而迅速减小;随着填土表面荷载的增大,挡墙顶部的水平位移量逐渐减小,而总水平位移量和挠曲变形却逐渐增大。研究成果为柔性挡墙土压力计算方法的提出提供合理的理论依据,对于土工格室柔性挡墙的设计具有一定的参考价值     

山区斜坡地段扶壁式挡墙倾斜加固的设计

以重庆某道路扶壁式挡墙倾斜事故为例,根据地质条件、土层岩土参数、挡墙设计参数及施工过程反馈的信息,对倾斜段挡墙进行复核,根据复核结果和挡墙的实际变形特征,分析了导致该段挡墙倾斜的可能原因,提出了采用预应力锚索对扶壁式挡墙整体稳定性加固的预防措施及地基注浆加固处理方案。     

自然与饱水条件下异性结构面的剪切特性研究

利用室内剪切试验装置,开展不同正应力、自然与饱水条件下岩体异性结构面的剪切试验,分析异性结构面的剪切变形和强度特性,利用JRC-JCS抗剪强度力学模型将试验结果与计算结果进行对比分析。结果表明,（1）异性结构面的剪切变形曲线属于弹塑性残余变形类型。相比自然状态试件,饱水试件的弹性区减小,较早进入峰值区或塑性区;（2）异性结构面的剪切刚度均随法向力的增大而增大,但同一正应力下饱水试件的剪切刚度要小于自然状态的剪切刚度,在低法向力下尤为显著;（3）水对岩体异性结构面剪切强度参数有不同程度的弱化,尤其对内摩擦角 的劣化明显;（4）只要计算参数选取得当,并考虑实际岩体的受力及水等情况,JRC-JCS计算模型可以为实际工程岩体的结构面强度提供较为准确的参数。     

基于FLAC3D的预应力锚索挡墙正交优化设计

针对某预应力锚索路基挡土墙,以静载条件下挡墙面板位移量和路基沉降量作为评价指标,确定适宜的锚索设计因素及水平,采用正交试验设计法优化锚固参数的组合方案,用FLAC3D建立数值模型和分析计算,确定预应力锚索的最优设计参数,并结合现场监测证实了分析方法的可靠性。研究成果对预应力锚索挡墙工程设计具有重要的参考价值。