承压水地层基坑抗突涌稳定性的计算方法

现行规范计算基坑抗突涌稳定性采用压力平衡法,该方法未考虑上方土体强度和基坑尺寸的影响,对接近临界承压水压力情况的评价偏于保守。针对上述问题,首先根据强度折减原理定义安全系数,采用有效应力分析并考虑基坑被动区的存在,改进了已有的考虑土体四周抗剪强度抗突涌计算方法,并基于弹性板理论提出了新的基坑抗突涌计算方法;随后在平面应变条件下利用强度折减有限元计算结果进行了讨论,并进一步分析了基坑长宽比的影响;最后对工程实例进行了计算分析。分析表明,改进后和新提出的方法相较于现有方法能更好地说明基坑抗突涌稳定性随承压水压力的变化情况,在保证工程安全的前提下提高经济性。     

圆砾层地区基坑围护选型及稳定性分项系数统计分析

圆砾层地区基坑工程具有很强的地域性,围护结构选型有待进行经验总结,并且土体强度等参数的不确定性使得基坑稳定性分项系数不能通过可靠度理论得到很好的解决。本文通过收集调研大量已成功实施的圆砾层地区基坑工程案例,整理围护结构选型相关参数,计算基坑稳定性分项系数,建立数据库。经统计分析,获取了圆砾层地区基坑围护结构合理选型规律,并采用取下限的方法给出了圆砾层地区基坑整体稳定性分项系数参考值为1.3,抗倾覆稳定性分项系数参考值为1.2,抗渗流稳定性分项系数参考值为1.5。     

武汉地区厚互层土中基坑抗突涌破坏评价方法研究

针对武汉地区厚互层土基坑,考虑坑底厚互层土重力、摩擦力和黏聚力的实际情况,建立了基于厚互层土的基坑突涌计算模型,提出了厚互层土基坑突涌稳定性安全系数计算方法。以武汉华润万象城深基坑工程为例,将本文模型的计算结果与《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—2012)和现有文献计算结果进行了比较。结果表明:将厚互层土含水层看作多个薄层含水层并用压力平衡法判断突涌不稳定时,突涌不稳定区域仅局限于厚互层土顶部1～2 m范围内,故可以将厚互层土看作隔水层而非含水层。因为武汉地区绝大部分厚互层土厚度远超过2 m,因此规程计算结果偏于保守。考虑厚互层土的黏聚力、自重、摩擦力建立的基坑抗突涌稳定性分析模型,在本工程案例中计算得突涌安全系数为3. 5,而同等场地条件下规范采用的压力平衡法计算突涌安全系数为1. 5,本方法计算结果约为规范方法的2. 2倍,因此按照本文方法计算结果制定坑底抗突涌破坏方案,将比只依靠土体自重来抵抗突涌破坏更符合工程实际、更经济,为重新定义互层土在基坑抗突涌方面的作用进行了有益探索。     

考虑基坑卸载影响的改进弹性抗力法及其应用

弹性抗力法是目前实际工程中基坑支护结构变形内力计算的一种主要方法,该方法借鉴的是计算水平荷载作用下竖直放置弹性桩的地基反力系数法,但没有考虑开挖卸载对土抗力系数和坑内土体的变形影响,因而导致变形计算值通常小于实测值。首先在开挖面施加反向自重应力模拟基坑的开挖卸荷,利用Mindlin解得到坑内土体的卸荷应力分布;在前人的实验研究基础上,推导了不同卸荷比下考虑卸荷影响的土体水平抗力系数;将支护结构的变形分解为开挖瞬时的卸载作用和基坑内外水土压力差作用2个阶段,考虑卸载应力路径对坑内土体水平抗力系数以及开挖瞬时变形的影响,对传统的弹性抗力法进行了改进,最后将该方法应用于典型三维基坑算例。研究发现,改进法得到的支护结构水平变形大于传统方法,而对内力结果影响不大;基坑平面尺寸越大,两者的变形结果差别越明显,改进法更能反映平面尺寸对基坑变形的影响     

基于蒙特卡洛方法的基坑抗突涌稳定性分析

根据现行技术规范判定和定量计算基坑的抗突涌安全性,不能客观反映工程建设场地地质条件不确定性等随机因素的影响。本文应用蒙特卡洛方法,考虑引发突涌的随机影响因素进行基坑抗突涌稳定性分析,并根据基坑突涌灾害的发生概率提出应对措施,以助于更合理地指导基坑工程的设计施工及其地质灾害防治。     

基坑降水中渗流破坏归类及抗突涌验算公式评价

基坑降水工程中的渗流引发一种体积力即渗流力,尤其当坑底下覆承压含水层时可能引发以下渗流破坏现象如流砂、管涌、坑底突涌安全等,需要进行安全验算。以力的性质将安全验算分为2种判别标准：一种为面积力安全验算,另一种为体积力安全验算。对于抗突涌安全验算公式,在目前规范公式的基础上考虑了被浮托土块侧面抗剪强度安全储备的发挥,并结合天津市区内典型地铁车站基坑几何性状和取值极为保守的土性参数进行验算,结果表明抗剪强度可发挥至少1/4以上抗突涌贡献,对于基坑下呈透镜体状分布局部承压砂层,发挥作用更大。如考虑抗剪强度发挥减少井孔数量,既可节约工程费用,又可减少钻孔处的安全隐患。     

基坑开挖过程中软土卸荷强度研究

基坑开挖，周围土体应力应变发生变化，导致土体结构损伤及工程性质变异，最重要的是强度降低，这一影响对坑底土体尤其明显。土体扰动后的强度是抵抗基坑变形所能发挥出的真实强度值，而通过常规室内试验提供的基坑设计强度参数并不能很好地与其吻合，这给基坑设计与稳定性评估带来较大的误差。     

基于改进增量法的桩锚支护结构位移与内力计算

在基坑设计计算中,就深基坑桩锚支护结构的受力与变形研究而言,目前运用较为广泛的是改进增量法理论,荷载增量的准确计算是该理论是否应用于实践的关键点,荷载增量的计算中是否应考虑开挖面以下土体因抗力系数变动引起弹性抗力变化释放的反力增量成为研究焦点,而对土体弹性抗力的影响因素却少有研究.鉴于此,本文在计算荷载增量时,综合考虑...     

基坑土钉支护边坡有限元稳定性分析方法探讨

针对基坑土钉支护开挖边坡的稳定性,讨论了极限平衡方法的局限性,指出应用有限元方法分析评价基坑土体结构稳定性是近年来研究的新趋势。采用滑面应力分析法和强度折减法两种有限元方法对基坑边坡的稳定性进行了研究。对于无支护的基坑边坡,两种有限元方法得到的安全系数和滑动面结果一致,且滑动面形状随基坑土体强度的降低保持不变。对于采用土钉支护的基坑边坡,两种有限元方法得到的安全系数结果一致,不同阶段下滑动面形状和位置不同,这主要是由于在强度折减时,仅仅对土体强度参数进行折减,而未考虑土钉自身强度的降低。最后指出,在应用强度折减法时,是否考虑土钉自身强度的折减有待进一步研究。     

土体强度各向异性基坑的抗隆起稳定性分析

天然土体通常为非均质、各向异性土体,目前常用的基坑抗隆起计算方法多是针对均质各向同性土体的。采用非均质非线性各向异性岩石破坏准则,考虑土体原生各向异性,假定Prandtl破坏模式,采用地基承载力模式进行基坑的抗隆起稳定性分析。根据滑移线理论计算承载力,利用有限差分法结合边界条件编制出相关计算程序,并定义基坑抗隆起稳定性系数。研究表明,各向异性比的提高会降低安全系数;内摩擦角和插入比的增大可有效提高基坑的稳定性。     

冻土断裂力学在桩基冻拔稳定计算中的应用

对桩基冻拔的冻土工程问题进行了断裂力学分析,并给出简化模。在此基础上讨论了断裂判据以及应力强度因子的计算表达式。     

冻土中钢管桩荷载传递函数曲线研究

以室内冻土中钢管桩模型桩静载试验为例,介绍了冻土中钢管桩荷载传递函数的测试过程和计算方法,给出了一定条件下模型钢管桩桩身冻结力荷载传递函数曲线及桩端阻力荷载传递函数曲线,并分析了流变效应对荷载传递的影响.结果表明:模型钢管桩桩侧冻结力荷载传递函数曲线及桩端阻力荷载传递函数曲线其线状大致分别程抛物线及直线;由于流变效应的影响,桩侧冻结应力及端阻应力随时间有不同程度的变化;桩土相对位移和桩端下沉量开始5 h内随时间变化较大,但加载5 h后逐渐向稳定方向发展.其研究结果可为进一步的桩土间的本构关系研究提供参考.     

考虑挤土效应的筒型基础沉放阻力数值分析及试验验证

鉴于传统的筒型基础沉放阻力计算公式或数值分析方法均没有考虑筒壁内外侧挤土效应的差异,对于窄深型或是带分舱板的宽浅型筒型基础,由于筒壁或者分舱板的约束作用,基础内侧挤土效应有时远大于外侧,用传统方式计算沉放阻力可能存在较大误差。为揭示筒壁内外侧挤土效应的差异情况,采用显式的任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法,针对土体大变形和接触非线性等问题,建立了能够实现筒型基础动态、连续沉放过程的有限元模型,模拟出了筒壁内外侧挤土效应。数值分析结果表明,当入土深度与筒径比达1.6时,筒壁内侧压力可达外侧的10倍左右。通过分析下沉过程中筒壁内外侧土体位移及应力分布,阐述了筒壁内外侧挤土效应差异的机制。最后,提出了考虑挤土效应的筒型基础沉放阻力计算公式,计算与试验结果吻合良好,大大提高了筒型基础沉放阻力的计算可靠性。     

软土地区桩锚支护结构受力及变形分析

通过计算分析及实测数据研究,认为在软土地区采用桩加土层锚杆的支护形式是安全可行的,锚杆抗拔力可以得到保证;另外,支护结构的计算变形曲线和实际相符,但考虑到土的蠕变性,侧向位移计算值和实测值有较大出入。     

西南某机场高填方体地基稳定问题研究

场区地基的岩组类型和产状是填方体稳定性分析与评价的重要组成部分。西南某机场高填方体地基工程地质条件较差，松散覆盖层土体类型多。根据混合土的发育分布规律不同可划分出A、B、C、D4个分布区，重点选定5条计算剖面，对高填方区含混合土斜坡地基的稳定性和分布特征进行计算与分析，除1条剖面在长期工况下的整体稳定性不能满足安全要求外，其余4条剖面在各种潜在滑面组情况下的整体稳定性均能满足安全要求。三维稳定性计算同时也表明：在最不利的条件下，东2^#、东5^#沟的稳定性系数均在1．70以上。其研究思路对整个场区含该种斜坡地基的整体及局部稳定性分析具有重要意义，成果可为类似的工程提供借鉴与参考。     

超长桩稳定承载力计算新方法

超长桩稳定性计算是非常重要的问题。桩侧土的弹性抗力为两部分：浅层土体抗力可采用m法的模式,深层土体抗力可采用常数法模式。运用瑞利-里兹法对超长桩进行稳定性分析,得到了超长桩临界荷载公式,并进一步分析了桩的长度系数与桩长的关系,为工程中使用超长桩提供理论参考。     

基坑支护中土钉内力计算方法对比分析

大量足尺模型试验和实地监测结果表明,土钉支护中土钉内力具有开挖效应,土钉最大拉力出现在基坑中部,上部和下部内力均较小.规范《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99）及《基坑土钉技术规程》 （CECS 96∶97）的设计计算理论均不能准确反映土钉墙现场原型观测中实际土钉力,以上问题给合理确定土钉长度带来困难,使计算土钉力及确定长度更多依靠经验,造成土钉力设计偏于不安全或偏于保守.通过分析现行规程计算土钉力与实测土钉力的不一致性,指出现行规程计算方法存在的缺陷,进而分析研究土方开挖对土钉力的影响,讨论了基于增量法的土钉内力简化计算方法.     

武汉市高层建筑岩土工程问题分析

武汉市是华中地区最大的城市,改革开放以来,兴建了许多高层建筑。高层建筑尤其是超高层建筑的主要特点是高度大、重心高、基底压力大及基础埋深大等。而武汉地区的地质条件又比较复杂,就第四纪地层而言,从最新沉积的各类软土如人工填土、淤泥类土、软塑状粘性土等,到全新世(Q4)沉积的各类砂土与卵砾石,直至晚更新世(Q3)及其以前沉积的老粘土均有分布。各类土层的厚度、深度及性质均变化较大。因此武汉地区高层建筑的岩土工程问题就显得复杂与多样,在众多复杂的岩土工程问题中,本文主要分析了比较突出的基础持力层与基础类型的确定,深基坑开挖中的边坡滑移、基坑涌水、流砂、突涌以及基坑防护等。通过对这些问题的分析,从中可以得出一些规律,对今后高层建筑的兴建具有一定的指导作用。     

喀斯特地区枯落物层对地表径流和土壤侵蚀的影响研究

以枯落物层质量和雨强为影响因素进行室内人工模拟降雨试验,探讨喀斯特地区枯落物层对地表径流和土壤侵蚀的影响规律。结果表明:(1)地表无枯落物覆盖的情形下,除雨强为40mm/h无地表径流外,其它雨强的情形均有产流;且均随着雨强的增加,初始产流时间提前,地表产流产沙量增大。(2)在有枯落物覆盖情形下,初始产流时间有所延缓,在40mm/h雨强下,枯落物层明显影响了地表径流的产生,但随着降雨强度的增加,减少径流效果越来越不明显;(3)枯落物覆盖对减少土壤流失效果显著,其中降雨强度为90mm/h时,枯落物保沙效率约99%,当降雨强度为140mm/h时,达到94%。研究表明,喀斯特地区枯落物层对延缓地表径流和减少土壤侵蚀具有重要作用。     

深厚软土地区基坑墙底抗隆起稳定性Prandlt计算式的讨论

深厚软土地区采用Prandlt公式计算基坑抗隆起稳定性常常不满足规范要求,给基坑支护设计带来较大困惑。本文在分析基坑开挖与Prandlt公式计算地基极限承载力的力学边界条件差异的基础上,指出采用Prandlt计算式、临界宽度法和计入基坑内侧土体抗剪强度等改进计算方法的不足,提出同时考虑基坑支护体内外两侧土体抗剪作用的改进计算公式。通过对4个计算公式各参数的敏感度分析,发现内摩擦角是影响基坑墙底抗隆起稳定性的首要因素,基坑挖深和支护体插入深度是主要影响因素,土体黏聚力是次要影响因素,土体重度的影响可以忽略。软土内摩擦角较小,在基坑挖深一定的条件下,只有通过加大支护体插入深度才能保证基坑墙底抗隆起稳定性,因此,考虑基坑支护体内外两侧土体抗剪强度的有利作用可合理优化基坑支护设计。本文通过工程实例研究,验证了计入基坑支护体内外两侧土体抗剪强度作用的合理性;同时,根据浙江软土地区多项工程墙底抗隆起稳定安全系数计算结果的统计分析,指出目前规范取值标准偏高,在软土地区不尽合理,建议在积累工程经验的基础上,适当降低规范计算方法的标准限值。