天津中心城区基坑降水对地面沉降的影响范围研究

依托天津地区5个典型工程案例,对基坑降水引起的地面沉降规律进行了基本分析。由于基坑降水引起地面沉降的范围较远,往往能达到墙后5~10倍基坑开挖深度的距离,而实际基坑工程坑外沉降的测点往往布置在墙后1~4倍基坑开挖深度的距离,因此难以全面的获得不同类型基坑(如基坑深度不一)降水对地面沉降的影响范围。本文利用有限差分软件Modflow建立三维地下水渗流模型,并利用文化中心站的工程实测数据对该模型进行验证,最后利用该模型研究不同开挖深度的基坑(5~25m)降水对地面沉降的影响范围,并探讨5种不同止水帷幕截断方式的工况下坑内降水后坑外水位及地面沉降随时间发展关系。     

基坑工程对周边建筑物影响的数值分析

基坑开挖及降水引起周围地面不均匀沉降并导致周围建筑物倾斜、开裂等问题，一直以来都受到人们的关注。在总结当前地面沉降计算方法的基础上，结合具体工程实例采用弹塑性有限单元法模拟基坑支护、降水以及开挖步骤，分析其对周围地面沉降及建筑物的影响。计算分析结果表明，施工支护条件对支护结构周围土体影响较大，考虑降水和不考虑降水计算结果相差20 mm左右，表明抽水引起的变形较大，最后提出了减少沉降的主要措施。     

邻近建筑物盾构施工地面沉降数值分析

在建筑物密集的城区,盾构施工使周围一定范围内的既有建筑物受到影响。在考虑建筑物基础形式的不同的情况下,采用二维有限元方法对邻近不同位置建筑物工况下的盾构隧道施工进行了模拟和分析。研究表明,建筑物轴线到隧道轴线的水平距离和建筑物基础形式是影响邻近建筑物工况下隧道开挖引起地面沉降的重要因素,建筑物的存在会增大隧道开挖引起的地面沉降,建筑物对隧道开挖引起的地面沉降的影响存在一个影响范围,超过该范围时建筑物的影响可忽略不计     

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,...     

邻近建筑物的暗挖隧道施工数值模拟

软土中采用暗挖法开挖隧道往往会引起土体变形,由于城市中暗挖隧道多建在建筑物高度集中的地区,土体变形对邻近既有建筑物的损伤不容忽视。采用二维有限元方法对邻近中、低层建筑物(采用整体基础)工况下的暗挖隧道施工进行了模拟和分析,建筑物长15 m。研究结果表明：建筑物的存在会增大隧道开挖引起的地面沉降和衬砌的受力与变形,同时隧道开挖也会使邻近建筑物产生附加应力和变形。当隧道轴线与建筑物轴线的水平距离 0 m时,建筑物相对安全;当 时,建筑物会产生朝向隧道一侧的倾斜。当 为2.5～20 m时,产生较大的地面沉降,建筑物的首尾沉降差较大,建筑物较危险;当 为30～40 m时,建筑物的存在对隧道施工的影响较小;当 40 m时,建筑物的存在对隧道施工的影响可以忽略不计。由于基础的存在,建筑物的最大弯矩、轴力和剪力的变化量较小,增大量在10 %以内。     

基坑降水引起地面沉降的实时预测

由于基坑降水引起周围土体应力的重新调整,造成基坑相邻建筑物地基不均匀沉降,情况严重则造成相邻建筑物破坏,因此对不均匀沉降量的预测具有现实意义。利用地下水动力学的非稳定流原理及土力学基本理论,介绍了基坑降水设计中引起周围地面沉降的实时预测方法,探讨了不同土层在降水过程中孔隙水压力消散对土层固结的影响,通过实例分析了公式中不同参数的取值合理性,编制了相关程序。该方法对分析、预测由于基坑降水所引起的周围地面沉降有一定参考价值。     

软土本构模型在深基坑环境影响分析中的适用性探讨

基坑降水开挖的环境影响常采用顺序耦合法和全耦合法两种方法进行数值分析,其计算结果的可靠性主要受土本构模型和计算参数选取的影响,对于全耦合分析尤其突出。针对该问题,在系统地比较分析几类常用土体本构模型优缺点的基础上,对某基坑实例在降水开挖作用下引起的基坑周边地面沉降等规律进行分析;通过对比数值计算结果和实测结果,评价了不同本构模型在基坑降水开挖耦合分析中的全耦合数值模拟,分析降水开挖引起的地面沉降、围护结构水平位移适用性。分析结果表明:降水开挖耦合分析中,在重点关注地表沉降值时,应根据关注位置与开挖区边缘的相对距离而选用不同本构模型;关注地面沉降时采用修正剑桥模型较合适,而关注围护结构侧移时采用摩尔—库伦模型更合理。     

上海市城市化进程引起的地面沉降因素分析

20世纪90年代上海中心城区的地面沉降在地下水开采量没有增加的情况下出现了新一轮的增长。与此同时,上海进行了大规模的城市化建设。通过对中心城区地面沉降量与工程建设进行相关性分析发现,近年来中心城区的地面沉降量与工程建设具有相关性。目前城市化建设引起地面沉降的现象已受到关注,但尚缺乏对城市化进程引起地面沉降机制的系统研究。针对上海市城市化进程引起地面沉降的因素进行分析探讨,城市化进程引起的沉降包括建筑物荷载及交通荷载等外荷载引起的沉降,基坑开挖、降水及隧道施工等工程施工引起的土体压缩,以及隧道渗漏,周边地区对地下水补给量的减小,地下构筑物挡水效应等引起的地下水位持续下降而诱发的沉降     

黄土深基坑潜水区降水诱发地面沉降的简化算法

针对黄土地区深基坑降水导致地层不均匀沉降,危及坑周建筑物的问题,论文基于基坑降水诱发地面沉降机理分析,以分层总和法和剪切位移法为基础,推导出降水引起地面沉降的简化计算公式。在忽略群井效应和土层侧向变形的前提下,依据Dupuit公式得出基坑降水曲线方程,将坑周土体以降水曲线为界分为疏干区和饱和区。引入修正系数,对黄土地区不同性质土层因孔隙水压力减小产生的有效应力增量修正,同时考虑桩-土界面侧摩阻力对土体的约束作用,分别计算距井轴不同距离处的沉降量,叠加后得出最终的沉降值。对比数值模拟计算结果及工程实例监测值,分析表明:在桩-土交界处,侧摩阻力对土体竖向沉降的约束作用最明显;在1.5倍降水深度范围内的沉降计算值精度远高于规范算法,能够较好的预测降水期间黄土地区坑周不同距离处的地面沉降量。     

顶管施工中土体损失引起的沉降预测

顶管施工过程中不可避免地会产生土体损失,进而引起地面沉降。对前人工作进行总结,提出一个可以计算土体中任一点沉降的通用经验公式。假定土体不排水,考虑土体泊松比以及采用椭圆形非等量径向土体移动模式,对Sagaseta公式进行了修正。算例分析表明,在开挖面后方较远处,修正Sagaseta公式与Peck公式和Loganathan公式的计算结果较吻合。修正Sagaseta公式与累积概率曲线的变形规律一致,开挖面上方地面沉降量都为最大地面沉降量的一半,但累积概率曲线的影响范围小、收敛速度快;该方法也适用于盾构法施工。     

盾构施工与邻近不同位置建筑物相互影响分析

在建筑物高度集中的城区,盾构施工会使周围一定范围内的既有建筑物受到影响。在考虑土体扰动的情况下,采用二维有限元方法,对邻近不同位置建筑物工况下的盾构隧道施工进行了模拟和分析。研究表明,建筑物的存在会增大隧道开挖引起的地面沉降和衬砌的受力与变形,同时隧道开挖也会使邻近建筑物产生附加应力和变形;当隧道轴线与建筑物中心线的水平距离与隧道外径之比L/D = 0.5～2时产生较大的地面沉降,建筑物的首尾沉降差较大,该区域内的建筑物比较危险;衬砌内力值也明显增大,在该区域以外对建筑物影响较小。     

软土地区超深圆形竖井的坑底隆起特性与机制

依托上海某超深圆形竖井工程,收集了施工期坑底土体隆起的实测数据,总结了坑底土体隆起的竖向分布模式、演变规律和主要影响因素;建立并验证了轴对称数值模型,探讨了开挖卸荷、降水、地下连续墙和土体力学特性对坑底土体隆起的影响规律,探明了坑底土体的隆起机制。土体隆起是开挖卸荷、降水和地下连续墙约束作用下土体力学响应的综合结果,其中开挖卸荷和墙体挤压会引起隆起,降水和墙体的负摩阻力会抑制隆起。开挖卸荷存在主要影响深度,卸荷回弹主导了该深度范围内土体的隆起,而土体剪切变形则控制了该深度范围外的土体隆起。土体流变以及负孔隙水压的消散共同导致了土体隆起的时间依赖性。软土地区小直径超深竖井的坑底隆起沿深度方向减小近似线性,最大值位于开挖面中心处;土体隆起随开挖先缓慢增加后近似线性快速增大,而在非开挖阶段,土体隆起随时间有缓慢增大趋势。     

带放坡的水泥土墙体厚度计算方法研究

以亚洲铝业（中国）有限公司40万t铝板带工程深基坑支护为例，以水泥土墙截水挡土，基坑内紧贴搅拌桩土体按1：1放坡．设计时考虑放坡土体的剪应力对土压力的抵抗作用，从而大大减小了水泥土墙的厚度。通过基坑开挖后检验，表明该计算方法是经济合理的。     

深圳宝安填海区地面沉降特征探讨

深圳市宝安中心区为大规模填海形成,发生了多处地面沉降。通过野外地质调查和收集大量资料,在填海区建立地面沉降监测点,查明了填海范围的地质环境特征,分析了填海区地面沉降的机理和特征。产生沉降的主要因素有两个:一是土层在建筑物等外部荷载作用下产生的固结沉降,主要发生在建筑物施工期间及使用期间,作用时间相对较长;二是由于基坑降水引起附加沉降,这部分沉降主要发生在基坑开挖期间,作用的时间相对较短,一般随着基坑的回填及地下水位的恢复,沉降便基本完成。通过数学方法研究了软土的欠固结、固结和次固结沉降,其中次固结沉降为填海区软土固结过程中贡献最大。抽取地下水和大规模密集高层建筑群也是产生地面沉降的影响因素之一,但影响范围有限。     

开挖卸荷状态下深基坑变形特性研究

深基坑开挖时因为卸荷作用会引起土体强度一定程度的降低,土体强度的降低会引起支护结构上土压力的变化,利用卸荷前土体强度指标进行土压力计算势必会小于实际情况,从而导致土体及支护结构变形计算值与实测值有一定的偏差。在深基坑开挖时,仅采用施工监测等手段进行事中控制是不够的,必须预先对变形值的发展规律做出模拟和预测。为探索深基坑开挖时,卸荷作用对基底土体和侧向土体强度特性和变形特性的影响规律,结合天津富力响锣湾大型基坑开挖,对开挖过程中土体基底回弹情况、支护结构以及周边土体的变形情况进行了全过程监测,利用试验结果数据计算出天津市富力响锣湾大型基坑开挖项目的卸荷强度参数,为后续数值模拟计算参数的选取提供了依据;利用ABAQUS有限元软件建立了三维数值模型,分别采用原状土的强度参数和卸荷参数对开挖过程中土体基底回弹、支护结构以及周边土体的变形情况进行了模拟,研究了两种情况下土体基底回弹、支护结构以及周边土体的变形规律,并将有限元模拟结果与监测结果进行了对比。研究发现,本工程土体卸荷后的扰动区在基底以下3～4 m范围,强度折减可达到20%～35%,根据卸荷比确定了周边土体强度折减为10%～15%;有限元模拟结果与实测值基本一致。通过分析可以看到,考虑基坑开挖卸荷作用是符合工程实际情况的,因此,建议在深基坑开挖设计时考虑土体的卸荷效应。该分析方法可为同类深基坑设计提供参考。     

双圆盾构隧道施工引起的地面沉降预测

将随机介质理论应用于双圆盾构隧道施工引起的地面沉降计算,假定开挖后土体移动模式为不均匀收敛,推导了土体损失引起的地面沉降计算公式。算例分析结果表明：预测结果与实测值比较吻合;双圆叠加模型计算结果明显偏大,原因是没有考虑双圆盾构重叠部分减少的土体开挖面积,仍按两个单圆的土体开挖面积来计算,导致土体损失量比实际大;将双圆叠加模型计算结果按实际土体开挖面积相应折减,发现其计算结果仍比实测值大,表明双圆盾构隧道不能简单地采用两个单圆叠加得到。对双圆叠加模型进行修正,提出修正系数取值,修正后的双圆叠加模型计算值与实测值较吻合。     

上海市深基坑工程地面沉降评估理论与方法

深基坑工程是高层建筑、地铁隧道、地下空间开发利用等城市建设中的重要基础工程。随着土地节约集约化利用不断加强,基坑的深度与规模日渐提高。深基坑工程对区域地面沉降有明显影响。但针对性的地面沉降危险性评估尚属空白。根据深基坑工程地面沉降效应的理论分析与案例剖析,不同的设计施工方案对地面沉降有直接影响。含水层的疏干或降压是主要因素。地面沉降主要集中在开挖深度2倍的平面范围内,最远可达10~15倍开挖深度。地面沉降基本呈指数型衰减。现行的技术规程将2倍开挖深度范围作为基坑工程沉降监测与控制的重点。因此深基坑工程对区域地面沉降的影响评估应着重于15倍的开挖深度区间范围。提出了深基坑工程地面沉降评估的技术准则与主要技术环节的工作要点。     

基坑降水对周围建筑物的影响

建筑物基础施工中,随着荷载的变化及基坑降水的发生,在一定范围内改变了土体内应力的变化,进而可能影响到此范围建筑物的变形.为了避免变形的发生,保证施工过程中周围建、构筑物的安全及基坑施工面的干燥,在基坑开挖过程中进行必要的降水,降水的速度、降水量视基坑开挖速度、方位及周围建、构筑物的变形情况确定.结合工程实例,简要阐述了降水工程的意义、变形观测在降水工程中的作用、控制建筑物变形的观测要求、方法和精度,并提出了几点体会.     

膨胀土堑坡雨水入渗速率的影响因素与相关性分析

从土体初始含水率和降雨强度2个影响因素出发,通过现场试验分析了膨胀土堑坡雨水入渗速率的变化特性。试验结果表明,对于膨胀土堑坡,一定雨强连续的降雨才能使水分持续有效的入渗;土体含水率的变化主要取决于降雨的历时,而不是降雨强度。雨水入渗过程中,随着土体初始含水率的降低,坡面侵蚀程度有所降低。降雨强度较小时,雨水对坡面侵蚀不大;随着降雨强度的增加,坡面侵蚀逐渐加剧,但侵蚀程度逐渐收敛。植被的存在会改善土体的渗透性,同时也将大大降低雨水对坡面的侵蚀。     

深基坑开挖降水导致地面沉降机理研究

通过漳州新城大厦地下室基坑开挖工程降水导致地面沉降的机理研究,阐述了引起地面沉降的因素、原理和预测方法,为类似工程降水地面沉降的预测计算提供理论计算依据和方法。