A calculation method for deformation of diaphragm wall of narrow deep foundation pit in soft soil considering spatio-temporal effectEI北大核心

为准确评估软土地区基坑施工安全以及对周围环境的影响,开挖过程中的时间和空间影响因素不可忽视。以长江漫滩软土地区某深基坑开挖工程为依托,首先建立考虑顺逆结合施工过程的有限元模型,将地连墙水平位移的计算值与实测值进行对比,验证有限元计算的可靠性;基于理论分析、数值计算和实测数据,采用坑角效应影响系数和等效水平抗力系数来衡量时空效应对支护变形的影响,提出考虑时空效应的地连墙变形计算方法;通过工程实例验证了在软土地区基坑设计计算中考虑时空效应的必要性以及所提计算方法的合理性。该研究成果可为软土地区深基坑变形计算提供有益借鉴。     

考虑拱效应深基坑支护结构土压力分析

针对基坑支护结构土压力的研究以数值模拟为主,而解析理论应用需要完善研究现状,提出一种用于计算基坑支护结构土压力的解析方法。根据填土中土拱效应的作用以及土拱成形的基本理论,结合极限平衡分析方法,应用摩尔圆理论确定了基坑端壁间稳定土拱的轨迹方程,并且得到基于土拱形状所围滑裂土体的体积,确定出基坑支护结构土压力的解析表达式,最后进行了算例分析,研究结果表明土体的物理属性决定了有效滑裂土体的边界。提出的解析方法是深基坑计算土压力的一种新的解析方法。     

带多阳角的综合管廊垂直交叉节点深基坑的坑角效应分析

坑角效应是基坑空间效应的重要体现形式之一,但目前对带多阳角深基坑的坑角效应还缺乏具体且深入的研究。以海南滨海软土地区两垂直相交的综合管廊狭长深基坑工程为依托,利用Plaxis 3D建立了两种典型施工模式下带多阳角的综合管廊交叉节点深基坑开挖的三维数值模型,对由开挖引起的地表沉降、支护结构变形以及支撑轴力等开展了细致的对比分析,并着重探讨了坑角效应对其分布形态的影响。计算结果表明:在两种典型施工模式下,综合管廊狭长深基坑的地表最大沉降变化区间约为0.11%H_e~0.67%H_e,且支护结构的最大侧向变形与开挖深度之间的上下限值分别为0.25% H_e、1.35%H_e。整体而言,在完全对称的施工模式Ⅱ下,基坑周围土体的地表最大沉降和支护结构的侧向变形均低于施工模式Ⅰ的计算结果;但在施工模式Ⅱ下,基坑开挖过程中在阳角的两个临空面方向均表现为显著的坑角效应,而在施工模式Ⅰ下,仅在阳角形成之后的单一方向上表现为明显的坑角效应。坑角效应的影响范围约为2倍的开挖深度,在坑角效应的影响范围内,基坑周围土体的地表沉降、支护结构的侧向变形以及支撑轴力均较坑角效应影响范围以外的计算结果显著降低。研究认为,若在带多阳角的综合管廊交叉节点处的深基坑设计中合理考虑坑角效应的影响范围及其发挥程度,可在一定程度上降低工程成本。     

含裂隙岩质深基坑桩锚支护结构变形特征研究

由于开挖量大、施工周期长、施工环境复杂等特点,深基坑工程容易发生施工安全事故。以重庆市某含裂隙岩质深基坑工程为背景,采用有限差分软件FLAC3D建立三维数值模型,模拟了在多层预应力锚索桩板挡墙支护下基坑全开挖过程。基于数值结果分析了基坑开挖过程中土体以及支护结构变形特征。数值计算结果及实测数据表明:(1)受裂隙及邻近建筑的影响,基坑支护结构体系变形以及坑外地表沉降分布具有明显的空间效应;(2)基坑角点处冠梁弯矩随开挖深度的变化规律与基坑中部明显不同;(3)基坑北、南侧中部支护桩的桩身变形呈复合式,东、西侧中部呈悬臂式;(4)采用HS土体本构模型获得的结果与工程实测结果更加符合。地表沉降的数值结果与实测数据较为接近,证实了数值模型的可靠性。研究结果可为类似工程提供参考。     

深基坑工程数值分析研究

数值分析方法是深基坑工程研究的重要手段,将Mindlin厚板理论和优化反分析法有机结合,建立可用于深基坑围护结构变形的分析理论与计算方法,包括依据现场位移量测信息,确定水土压力的分布及被动区地层抗力系数,以及运用由反分析计算确定的参数对基坑变形及其稳定性作出预报分析等,从而为深基坑工程数值分析及信息化施工提供理论方法.     

坑中坑条件下基坑有限土体的被动土压力计算

坑中坑在基坑工程实践中普遍存在,使得基坑底部土体成为有限土体,因此,常规的建立在半无限空间土体假定上的朗肯土压力理论对于坑中坑条件下的基坑不再适用。基于极限平衡理论和平面滑裂面假定,考虑土体黏聚力和滑动土体不同的形状,推导了4种情况下被动土压力的计算公式,并给出了滑裂面剪切破坏角的数学表达式。通过算例,计算了不同内坑位置条件下被动土压力的大小和变化趋势。结果表明,滑裂面剪切破坏角是与土体内摩擦角、黏聚力、计算深度、内坑大小及位置有关的变量,内坑的存在将降低围护结构上的被动土压力,且存在一个内坑影响最不利位置,此时的被动土压力值最小。成果为基坑围护设计中被动土压力的计算提供了理论基础。     

天津地区地铁深基坑施工安全控制标准研究

软土地区的深基坑施工中,确定合理的基坑安全的控制标准至关重要。由于不可能通过现场的全比尺试验确定这一控制标准,为此以大量的工程实测数据为基础,准确确定模拟基坑施工过程的有限元分析模型和计算参数。通过数值模拟方法,实现对基坑破坏过程的研究。分别计算当基坑即将发生整体稳定破坏时,支护结构变形量与地表最大沉降量和坑深的比值,确定适合于天津地区地铁深基坑施工安全的控制标准。     

相邻基坑土条土压力计算方法探讨

基坑工程实践中,经常遇到相邻基坑土条土压力如何计算的问题,现行基坑规范尚没有计算方法。通过理论探索和工程实践,对前、后期的基坑支护型式进行了归类和组合,提出了相临基坑宽度的确定原则;提出了建立在库仑土压力理论基础之上的简化计算方法--叠加法,推导并给出了非黏性土和黏性土在不同坡率和地面分布有荷载条件下主动土压力系数和土压力的计算公式,并提出了临界宽度的概念和土条土压力折减系数的计算公式。利用所提出的叠加法、临界宽度的概念和土条土压力折减系数的计算公式,可以简捷地计算不同土层、不同坡率和地面荷载条件下的土条土压力合力及土压力强度。工程实践表明,该方法概念清晰、理论依据充分、计算公式简便,以此设计的基坑支护结构安全合理,可供类似基坑支护工程设计参考。     

分坑施工在控制基坑长边效应中的应用

分坑施工通过把一个大的基坑划分为若干个小的基坑,利用时空效应,先后施工,能有效地控制基坑长边的变形,确保基坑周边管线及建筑物的安全。通过一分坑施工的基坑实例,采用Plaxis3D三维有限元软件进行数值模拟,分析了基坑分坑施工和不分坑施工对基坑周边环境的影响,并通过分坑施工有限元数值分析结果和实际基坑监测数据进行了对比。结果表明,分坑施工能有效减小基坑长边的变形。     

某软土地区深基坑开挖数值模拟分析

以某软土地区深基坑开挖为背景,运用有限元方法计算模拟了基坑开挖的不同阶段,分析不同工况下基坑及周围土体的变形和受力情况,并对不同施工方式下基坑变形和受力进行了对比分析。数值分析表明软土地区深基坑开挖时,需采取相应的施工措施,控制基坑变形和受力,确保工程安全顺利进行。研究结论可为类似工程提供借鉴与参考。     

长江漫滩区深大异形基坑施工对紧邻特大型桥梁影响及变形控制研究

随着地下空间资源的开发利用,越来越多深基坑呈现出开挖深、规模大、形状不规则等特点,其支护结构设计复杂,施工难度大,具有明显的空间效应。本文以南京地铁某基坑工程为例,分析基坑施工对邻近桥梁的影响。其场区位于长江下游漫滩相二元结构地层分布地段,上部软土层厚度大,下部承压含水层地下水位高、水量丰富,地质条件复杂,该基坑为典型的深大异形基坑,距离某大桥的双曲拱引桥仅为7. 2 m,由于之前桥梁已遭受其他地下工程施工产生的较大变形,所以后续工程对其影响变形控制要求极高。为此,该车站基坑支护结构设计基于地下空间实际功能采用设置分隔墙分区开挖及MJS超深工法墙综合变形控制方案。本文通过有限元数值模拟计算,开展复杂环境下基坑开挖引起的围护结构及桥梁桩基的变形预测分析,计算结果显示,该深大狭长异形基坑开挖对邻近桥梁沉降变形影响显著,通过设置分隔墙分区开挖及MJS工法墙进行变形控制,能够较好地控制基坑的空间效应,减少“长边效应”、“异形效应”等对桥梁沉降变形的影响。通过现场基坑开挖过程实际监测结果,验证这一综合变形控制方案的可行性。该研究成果对于类似复杂地质条件下深大狭长异形基坑的支护及施工设计具有很好的借鉴意义。     

深基坑PCMW工法开挖过程离散元数值模拟分析

深基坑稳定性问题是重要的工程问题,其中,有效支护结构是保证基坑工程顺利实施的基础。本文引入离散元法,提出了基坑及支护结构建模和数值模拟方法。采用紧密堆积离散单元构建模型初始地层,引入了离散单元团簇模型来构建表面较为光滑的管桩。以南京某深基坑工程为例,采用三维离散元模拟软件MatDEM3D构建几何模型,并根据土体的力学性质设定相应单元的力学参数。数值模拟中,通过预平衡操作实现土层的压实,进而模拟了基坑开挖过程中土体和管桩的变形。将数值模拟结果与实测监测数据进行了对比分析,评价了基坑支护结构的有效性。这种基坑离散元数值模拟方法在基坑开挖过程的稳定性预判和支护结构的有效性评价上具有潜在的应用前景。     

南京下关软土深基坑施工引起的变形及控制研究

及时有效地预测基坑施工所引起的变形和对周边环境的影响,总结基坑变形控制技术、措施并验证其实施效果,对于软土地区深基坑的设计与施工具有重要指导意义。结合南京下关大唐南京发电厂生产科研及调度指挥综合楼基坑项目的工程实践,采用理论分析、数值模拟和施工监测等方法,对软土地区深基坑开挖引起的变形及变形控制方法进行了研究。     

软土地区紧邻既有建筑物地库深大基坑支护设计与分析

上海地区③层淤泥质粉质黏土和④层淤泥质黏土具有含水率高、流塑状态、高压缩性和强度低的特点,属于典型的软土分布区。结合工程实例,介绍了软土地区临近既有建筑物地库的深大基坑工程的设计要点,并通过理论计算、数值模拟和实施过程的监测进行对比分析。结果表明:对于软土地区深大基坑,通过围护结构形式、支撑体系的合理选型,正确制定地下水处理方式和施工工况,并加强基坑实施的过程控制,可以保证基坑本身及周边环境的安全。可为软土地区同类基坑工程的设计和施工提供参考。     

深基坑大变形耦合分析与数值模拟

深基坑开挖的时空效应既与深基坑工程支护设计、施工方案有关,又依赖于场地岩土介质的工程特性。依据Biot固结理论与有限变形的理论基础,采用经典的变分原理方法推导了基于大变形Lagrangian描述的U. L方法--Biot固结理论耦合系统方程及其有限元数值模拟方法。根据工程实例进行大小变形计算的比较以及深基坑开挖的时空效应分析,得出开挖时空效应显著、小变形计算的安全性不足的结论。     

软土地区双侧深基坑施工对邻近地铁车站及盾构隧道变形影响的分析

以某软土地区邻近地铁车站及盾构隧道的双侧深基坑工程为背景,运用ABAQUS数值计算软件对邻近地铁车站及盾构隧道的双侧深基坑施工进行数值模拟,研究了双侧深基坑施工过程对基坑坑内土体隆起与坑外土体沉降的影响,分析了双侧深基坑施工过程中地铁车站及盾构隧道变形情况,得出地铁车站及盾构隧道变形规律。计算结果表明:基坑内侧土体隆起最大值为54.3 mm;围护结构X向位移最大值为32.8 mm,Y向位移最大值为26.8 mm;车站竖向位移最大值发生在A1区开挖至坑底工况,最大值为6.8 mm,而车站水平位移最大值为7.6 mm;弯矩累计增量最大值155.9 kN·m/m,经计算,施工过程对车站主体结构影响很小;盾构隧道X向水平位移最大值为4.7 mm;而盾构隧道沉降最大值为3.8 mm,发生在A1区开挖至坑底工况。      

Numerical Analysis of Deformation Control of Deep Foundation Pit in Ulanqab City

The deformation of a deep foundation pit in Ulanqab city was analyzed by in situ monitoring and numerical simulation data. First, a limit equilibrium method was used to evaluate the stability of foundation pit under non-supporting and ribbed plate anchored retaining wall support. The results show that the ribbed plate anchored retaining wall support could control the soil deformation effectively in deep foundation pit. Additionally, a three-dimensional finite difference model of excavation zone and reinforcement structure was established using FLAC3D software to simulate the excavation of deep foundation pit. The simulation results were verified by monitoring field data. The simulation results show that all the bolts are in the tension state, and the maximum axial force is located at the end of the bolt, with a value of 46.4 kN. Foundation pit excavation is a continuous stress release process, making the rock and soil of side wall of foundation pit slide towards the free surface. The largest deformation is 4.0 mm, near the side wall of foundation pit, consistent with the deformation monitoring results.

     

承压水位变动下深大基坑空间效应离心试验与数值模拟

基坑工程是典型的三维空间问题,只有在一定条件下才能简化为平面应变问题。针对基坑工程的空间效应问题,首先采用离心模型试验建立基坑工程三维模型,分析承压水位变动条件下基坑变形规律;然后,进一步开展三维数值模拟,与离心模型试验结果进行对比验证,并开展基坑长度、开挖深度、承压水位高度和基坑面积等因素对基坑三维空间效应的影响研究。研究表明：三维基坑离心模型试验监测得到基坑中部和角部断面处的地连墙水平位移以及基坑外侧地表沉降,验证了角隅效应,且承压水位上升时角隅效应更显著;影响因素分析表明,长江I级阶地中当基坑长度大于6倍开挖深度时,基坑中间断面基本为平面应变状态;随开挖深度逐渐增大时平面应变比显著增大,而当深度大于25 m时增大速率减缓;承压水位升高时角隅效应更显著,承压水位超出地表3 m时平面应变比为0.46。该研究成果为长江I阶地典型二元结构地层深大基坑的设计和施工提供依据。