土钉与复合土钉支护结构数值模拟对比分析

近几年来,复合土钉支护结构广泛应用于深基坑支护中。本文对一工程实例用SnEpFem土钉墙有限元数值分析软件,对土钉和预应力锚杆+土钉、微型桩+土钉、微型桩+预应力锚杆+土钉3种复合土钉支护结构的工作机制进行数值模拟,对比分析4种支护结构的坡面水平位移、坡顶沉降和沉降范围、坑底隆起、张拉区和塑性区范围等特点,发现:(1)与单纯土钉支护相比,复合土钉支护可以有效控制边坡变形,缩小边坡张拉区和塑性区范围,对提高边坡的稳定有利。(2)设置微型桩对坡面水平位移的控制比施加预应力的效果更好。(3)设置微型桩可以有效控制坡顶沉降,而施加预应力对坡顶沉降的影响很小。(4)4种支护结构对坑底隆起的影响趋势是一致的,量值变化很小。经过对比分析,在这一工程地质和水文地质条件下,最可靠的复合土钉支护结构是微型桩+预应力锚杆+土钉支护结构,该支护结构的变形、沉降以及张拉区和塑性区范围都是最小的,是最优的设计结构。     

深基坑复合支护技术三维数值模拟研究

北京市某深基坑工程深19.7 m,采用土钉墙与桩锚相结合的复合支护技术,取得了很好的支护效果。采用有限差分法对该工程的典型支护形式开展了三维数值模拟研究,得出了在分步开挖过程中,土钉墙支护中土钉的工作方式和受力历程,以及桩锚支护中护坡桩与锚杆之间的受力协调过程,并与基坑边坡位移及支护体受力的实测数据进行了对比分析,为深基坑复合支护技术的发展和设计提供科学的指导依据。     

托换桩-土钉墙组合支护结构的工作机制初探

针对新型托换桩-土钉墙组合支护结构,假定沉降大于托换桩沉降范围内的坡顶建筑物荷载全部转移至托换桩,阐述托换桩-土钉墙组合支护的工作机制,对支护结构的变形协调机制和荷载传递路径进行探讨,提出支护结构侧向变形、坡顶沉降以及托换桩沉降及内力的计算方法。参数及对比分析表明,相对传统的复合土钉墙支护,新型托换桩-土钉墙组合支护结构可以很明显地减小支护结构的变形和内力,随坡顶荷载的增加托换支护法中支护结构的内力和变形的增速明显小于复合土钉墙的内力和变形增速,随微型桩水平间距的增加支护结构的变形和内力都增加,微型桩嵌固深度的增加对支护结构的内力和变形影响较小。     

微型桩与帷幕的不同位置对复合土钉墙力学性状的影响分析

基坑工程中微型桩和止水帷幕的复合土钉墙是常用支护结构型式之一。在支护结构设计和施工时布置微型桩与帷幕的位置具有随意性,普遍忽视微型桩在帷幕内外不同位置对于支护结构力学性状的影响。依托济南某基坑工程,通过现场测试和数值模拟的对比分析,获得微型桩在帷幕内外两种位置条件下支护结构位移、土钉内力等变形及受力特征。分析结果表明,微型桩的位置不影响支护结构变形和内力的总体趋势;无坡顶荷载时,微型桩位置不同产生的差别不大;存在坡顶荷载时微型桩位于帷幕内侧时支护结构变形较小,土钉受力更合理,建议实际工程优先采用。     

土钉桩锚组合支护结构变形的数值分析研究

土钉桩锚组合支护结构型式是近年来适用于城市密集空间的基坑边坡支护工程。土钉桩锚组合支护结构型式随基坑的开挖及稳定后的变形规律尚需探讨研究,对于该组合支护体系下的支护结构及基坑变形的研究离不开具体的基坑工程案例。针对参与的北京市平谷区一万德福广场B43项目的土钉桩锚组合支护结构型式下的基坑工程,采用有限差分软件FLAC~(3D)对该基坑的1—1剖面进行模拟分析。通过FLAC~(3D)模拟分析的结果与实测的基坑测斜仪监测的深层水平位移相比较,分析得出:土钉-桩锚组合支护结构型式下,桩锚部分比上部土钉墙位移要大,桩锚部分的位移明显随着开挖的进行增大,且对桩本身而言桩的位移呈现中后段位移较大,两端位移较小的形状分布,开挖上部土钉墙部分,会发生基坑隆起现象。数值模拟的土钉桩锚支护结构型式下基坑变形与实测的支护结构变形结果相吻合。     

复合土钉墙支护FLAC3D数值模拟与实测结果对比

针对深基坑复合土钉墙支护的特点,运用FLAC3D软件进行深基坑开挖与土钉支护过程的数值模拟,计算中采用摩尔-库仑弹塑性模型,接触面运用接触单元来模拟土体与土钉之间的相互作用。通过计算得到了基坑不同开挖及土钉支护过程中土钉轴力沿钉长分布、墙后土体深层水平位移、周围地表沉降、坑底隆起及潜在滑动面等变化情况,并与实测结果比较发现二者吻合较好,计算结果对工程施工和设计具有一定的指导意义。同时说明所采用的FLAC3D计算模型和分析方法是可靠的,能够满足工程的精度要求,能够较好地运用于实际工程中的分析与预测。     

复合土钉墙支护模型及在深大基坑工程中的应用

土钉墙是用于基坑开挖和边坡稳定的一种挡土结构,将土钉与预应力锚杆结合形成复合土钉墙结构。根据土钉、预应力锚杆和土体的联合作用机理,提出钉-锚-土联合作用模型模拟复合土钉墙的支护锚固效应。将该力学模型用于指导设计一深大基坑支护工程,使基坑支护设计方案得到显著优化,确保了基坑开挖稳定和周边环境的安全,基坑支护获得圆满成功。     

河南信息南广场基坑支护技术

河南信息南广场基坑支护工程,分别采用了桩锚支护、微型桩+预应力锚杆复合土钉墙支护和微型桩复合土钉墙支护体系,具体介绍了护坡桩、预应力锚索、微型桩、预应力锚杆、土钉墙、花管桩设计施工方案以及基坑监测变形异常后采用的应急处理方案,技术成果为类似工程的设计施工提供参考。     

土钉墙数值模拟在干船坞坞墙中应用探讨

从减少基坑开挖过程中坞墙位移和控制坞壁渗水角度出发,利用数值模拟分析,探讨在深基坑开挖中得到广泛应用的普通土钉墙和用于船坞坞室基坑开挖中的复合土钉墙技术,将联合劲性水泥土搅拌桩的复合土钉墙用于干船坞的坞墙结构。从工程探讨角度,研究土钉联合劲性水泥土搅拌桩、预应力锚杆的复合土钉墙在干船坞这一特定条件下的应用问题,并通过分析模拟结果,为干船坞坞墙设计施工过程中安全问题提出一些注意点     

复杂环境下受煤坑基坑复合土钉墙支护施工

对于周边环境极其复杂的受煤基坑,设计与施工方案是否合理,关系到正常的生产、安全以及后期的维修工程。为了提高支护效果,避免多次反复维修,结合平顶山八矿支护工程,采用桩锚支护、土钉墙挂网喷砼支护、预应力土钉加固联合支护的方案,取得了良好效果。信息化施工方法的观测表明,基坑水平位移及其周围建筑物的沉降量都在安全范围,保证了基坑和周边建筑物的安全。     

济南东舍坊深基坑工程多种支护方式及变形对比分析

在济南东舍坊项目深基坑工程中,同一深基坑支护工程采用桩锚、悬臂桩、复合土钉墙3种支护方式。对基坑支护设计、监测等内容进行了介绍。监测结果表明,3种支护方式都能满足基坑的安全性要求,符合设计;说明3种支护方式应用于同一深基坑中效果非常好,同时节省了工程造价,缩短了工期。通过变形对比分析,对于本基坑而言,桩锚支护对控制边坡变形效果最好,悬臂桩次之,复合土钉墙最不利。     

软弱土层复合土钉支护试验研究

复合土钉支护是从土钉支护基础上发展起来的、应用范围更广的一项基坑支护新技术。笔者通过模型试验，研究了复合土钉支护的作用原理，为其设计和施工提供了参考依据，促进了这项技术快速发展。基坑模型采用“相似模型的长度与变形的时间成反比”的相似法则设计，相似比为1:10。试验模拟现场分步开挖与支护的过程，测试内容包括土体位移、地表沉降、基底隆起、地面裂缝及超挖引起的破坏形态。试验结果表明：复合土钉支护能够充分调动周围土体共同作用，有效地控制基坑变形；复合土钉支护中止水帷幕的插入深度和强度对控制边坡变形与失稳有较大作用；复合土钉支护效果明显优于一般的土钉支护。     

土钉桩锚联合支护基坑工程设计

近年来,土钉支护作为一种新型支护形式,以其施工方便、节约成本的优势,得到了广泛应用。但在处理高深基坑、场地有限的条件下,则有着不可避免的局限性。主要介绍了将土钉支护与桩锚支护结合应用的实例,总结了土钉桩锚联合支护在高深基坑工程支护中的设计经验。     

土钉和桩锚组合式支护体系受力和变形的数值模拟

针对深基坑的土钉和桩锚组合式支护体系,通过数值计算分析基坑开挖过程对支护体系结构的位移、应力及稳定安全系数等的影响,分析基坑开挖过程引起的地层变形规律。对2种基坑支护方案进行计算,其一为采用2道土钉加上1道锚杆的土钉与桩锚组合式结构,其二为采用4道土钉加上3道锚杆的土钉与桩锚组合式结构。根据计算结果,对不同支护方案下基坑的支护效果进行了对比研究,进而分析支护方案的可行性,最后将现场实际采用的支护方案与实测结果进行了比较。     

土钉与桩锚复合支护方案设计方法探讨

讨论了土钉与桩锚复合支护方案的3种计算方法,分析了各自的优缺点和适用性。对一特定假设的工程问题,分别采用3种方法进行计算对比,结果表明有限元数值分析法最接近实际,可用于辅助设计。     

中国石油大厦复合土钉支护现场监测与分析

桩锚与土钉复合支护在国内得到广泛地应用,但其分析理论和设计方法尚欠不足,实践远超过理论。结合北京中国石油大厦深基坑支护工程,介绍了桩锚-土钉复合支护内力的监测方案。通过对复合土钉支护中桩、锚杆、土钉受力的现场测试和分析,研究了桩锚-土钉复合支护各部分的受力机理,对深入认识桩锚-土钉复合支护的受力机理和桩锚-土钉复合支护结构的优化设计提供参考。     

考虑隧道降水和开挖施工过程的三维地面沉降模拟

明挖法是隧道施工中常用的一种方法,但其降水和开挖施工不可避免地会引起周围地面沉降。为了防止隧道施工对周围环境及建筑物产生严重的不良影响,地面沉降控制是检验施工支护设计合理性的关键。隧道施工造成地面沉降的主要原因有降水、开挖和支护作业,以往研究大多集中于单一因素的影响分析,为使分析结果更接近于工程实际,需将三者综合考虑,从全过程的角度进行三维模拟计算。为此,结合无锡市某湖底隧道建设,利用ABAQUS 有限元分析软件建立了三维模型,选取具有不同开挖围护结构方案的两个代表性区段,对隧道降水和开挖施工引起周围土体的位移和地面沉降进行模拟研究,模拟中考虑了止水帷幕、挡土墙和桩基础的施工,降水施工,以及开挖和支撑施工等,模拟结果与现场实测数据进行了对比验证,模拟结果表明：（1）随着与基坑距离的增加,土体从隆起逐渐转变为沉降继而再逐渐减小,开挖施工和降水施工对最终地面沉降量的占比分别为30%~40% 和60%~70%;（2）采用钻孔灌注桩围护的直立开挖段产生的地面沉降要大于同样深度的放坡开挖段;（3）桩基础有助于控制地面沉降。     

复合土钉支护的有限元数值模拟及稳定性分析

在平面应变条件下,对采用水泥搅拌桩复合土钉支护的基坑进行了有限元数值模拟,在此基础上采用有限元稳定分析方法评价基坑的稳定性。通过对复合土钉工作机理的分析,并与普通土钉支护的基坑进行比较,分析二者的差异。通过分析不同支护参数的影响,研究基坑的变形以及稳定性变化规律,为设计和施工提供一定的参考依据。