隧道开挖对桩基工程影响的数值分析

隧道开挖对邻近桩基工程影响的问题引起了国内外诸多学者关注。在概述目前研究成果的基础上,探讨了采用有限差分数值模拟技术模拟建筑物桩基的方法以及参数取值问题,并就北京某地铁隧道近距离穿越某桩基工程进行了模拟,分析了隧道开挖施工而引起周围土体及桩基的变形特点。其结果可为地铁建设中预测地铁开挖对于周围环境的影响提供参考。     

非开挖穿河工程对堤防稳定性影响评价

非开挖穿河工程对堤防稳定性的影响,主要是管道施工在地层中形成的扰动带对地下水渗流场的影响;依据工程实例,在考虑高洪水位以及洪水对河道冲刷等不利因素的条件下,建立地下水流数值模拟模型计算地下水流场中最大水力坡度,利用临界水力坡度法,结合有关规范推荐的安全系数,对工程诱发渗透破坏的可能性,进行定量分析。     

基坑开挖对邻近管道影响数值分析

基坑开挖会导致周边土体产生变形,不可避免地将影响到土体掩埋的地下管道。为研究基坑开挖对邻近管道的影响,本文基于昆明市某基坑项目,采用MIDAS GTS NX有限元分析软件对实际项目建模并计算,并重点针对3种常见的影响因素:管道材质、管道直径与管道距离坑边距进行分析研究。结果表明:管道材料刚度越强,抵抗土体变形能力越好;管道直径在2 m时,抵抗变形能力最好;在条件允许的情况下,使得管线在2.5倍基坑开挖深度以外,基坑开挖对管线变形最小。     

砂土中隧道开挖对邻近桩基竖向影响的简化计算方法

基于砂土中隧道开挖引起的土体竖向位移经验公式,分析隧道开挖对邻近桩基础的竖向影响。采用两阶段计算方法,将邻近桩基础视为竖向被动桩,依据砂土中隧道开挖引起地表及地表以下土体产生的沉降槽,考虑桩土相互作用的非线性,得到砂土中隧道开挖对邻近桩基础轴力影响的简化计算方法,并与土工离心试验结果进行对比,验证了该方法的合理性。在研究过程中,分析了隧道覆盖层厚度、隧道直径、隧道与桩之间的距离、隧道土体损失率、桩长、桩径等因素。研究结果表明,桩身轴力随着覆盖层厚度的增加而减小,随隧道直径和土体损失率的增大而增加;隧道与桩之间距离为2.5倍隧道直径时对轴力的影响最大;随着桩长、桩径的增加,桩身轴力逐渐增加。     

深基坑开挖对武汉长江隧道影响数值模拟

以临近武汉长江隧道的华电集团华中总部研发基地基坑项目为研究对象,采用岩土、隧道结构专用有限元分析软件 MIDAS/GTS NX对该基坑施工过程中的9个施工工况进行模拟,得到基坑开挖完成后的地层、连续墙、隧道变形情况以及基坑开挖前后的隧道应力情况,并进行分析,得出模型的建立是合理可行的,且基坑开挖、支护变形带动坑外土体位移,引起临近基坑侧隧道产生水平位移最大值为4.17 mm;隧道的应力值与基坑开挖前的变化不大,在安全范围内。     

基坑开挖对周边环境的影响

为了更深入地研究深基坑开挖对周边环境的影响,运用Midas GTS/NX软件对长春某深基坑工程开挖过程中周边建筑物进行了模拟,并与现场监测结果进行对比分析,探讨了周边环境的变化规律。结果表明：深基坑开挖会引起围护结构产生朝向基坑内的水平位移,位移最大值为10.8 mm,与实际监测数据7.9 mm相差了2.9 mm,计算结果与实测结果在误差许可范围内基本吻合;对于浅基础建筑物,在距离基坑0.6H~0.8H（H为基坑开挖深度）处建筑物沉降和地表沉降差异较大,建筑物表现为不均匀沉降。     

水流冲刷对桩基承载性状影响的数值模拟

利用三维有限元耦合数值模型,对水流冲刷作用下桩基础从低承台向高承台的变化过程中承载性状变化的数值模拟方法进行探讨,得出一种较为理想的模拟方法,对于复合地基中的水流冲刷问题及类似桩-土相互作用中的开挖问题的数值模拟有一定的参考价值。结合工程实例,说明工程计算中简单按高承台计算来考虑水流冲刷作用对桩基承载性状的影响是不准确的。通过调整接触面单元和土体单元刚度,更全面地分析了不同条件下冲刷后桩基承载性状的变化规律,说明冲刷后土体有明显的回弹效应,工程计算中不能简单忽略。     

基坑开挖引起既有桩基侧摩阻力中性点位置分析

基坑开挖引起的坑底土卸荷回弹会使既有桩基产生受拉的不利影响,而桩身拉力在中性点位置达到最大值。利用简化的附加侧摩阻力分布模型,对中性点的变化规律进行了理论分析,再结合相关的研究数据,通过汇总分析,得出了中性点深度随桩长、开挖深度、桩侧土体性质等因素的变化规律。分析显示,中性点深度与桩长的比值、开挖深度与桩长的比值近似满足线性正比关系,桩侧土体重度、内摩擦角的增加会引起中性点位置的下移,未设置围护结构、桩端扩底等条件也会引起中性点位置的下移。在此基础上,提出了预测中性点位置的计算模型,预测结果与数值分析结果较为吻合。     

隧道开挖对邻近桩基工作性能的影响研究

隧道开挖对邻近既有建（构）筑物桩基乃至整个建（构）筑物的稳定与安全带来不同程度的影响。采用大型通用有限元分析软件ABAQUS,结合工程算例,模拟隧道开挖对邻近桩基工作性能的影响。首先分析了当邻近桩基与隧道竖向轴线之间的水平距离和桩长变化时隧道开挖所引起的单桩反应变化规律;在此基础上,研究了隧道开挖对邻近群桩的影响,对比分析了群桩中基桩与单桩的工作性能差异,得出了一些对工程建设有意义的结论。     

岩体质量对地下工程开挖效应的影响研究

以西北某大型水电站地下厂房洞室群为例．在地质调查的基础上,对洞室群围岩岩体质量进行了分析评价。而后,运用数值模拟手段研究了岩体质量不同时．洞室群开挖效应——二次应力场、位移场和破坏区的差异．较全面地讨论了岩体质量对洞室群开挖效应的影响。     

既有建筑物地下室增层开挖桩基屈曲稳定研究

既有建筑物地下室增层开挖可有效利用地下空间,是目前改善停车难问题的主要手段之一。既有建筑地下室增层开挖将改变原有桩基础的受力性状,从而可能引起原有桩基础屈曲失稳。提出一种预测地下室增层开挖既有桩基失稳的临界荷载及稳定计算长度的理论解法。首先,结合浙江饭店地下室增层开挖工程,简单介绍增层开挖方案。之后,通过Winkler弹性地基梁理论建立增层开挖工况下单桩基础桩-土体系总势能方程。最后,利用最小势能原理导得增层开挖工况下单桩基础屈曲失稳的临界荷载及稳定计算长度的表达式。在此基础上,研究了桩身临界荷载的影响因素。计算结果表明：随着半波数n的增加,既有桩基的临界荷载逐渐收敛;既有桩基的临界荷载随开挖深度的增大而急剧减小。分析结果可为类似地下室增层开挖工程的设计提供依据,减少开挖引起既有桩基础失稳隐患。     

软土地区复合桩基础适用条件的探讨

复合桩基的根本是桩土共同作用,而桩土共同作用的前提则是桩土变形协调,基桩与地基土的支承刚度通常存在数量级上的差异,因此要使桩土的变形协调,必须要采取一定的措施。以桩土共同作用机理为根本对复合桩基的使用条件进行了探讨,指出天然地基承载力满足率小于0.5而采用复合桩基时,桩土共同作用无法形成,最终使整个建筑物的安全度降低;天然地基承载力满足率大于0.6甚至0.7时,复合桩基整体安全度虽容易满足,但整体偏于保守,另外还容易缩小复合桩基适用范围。建议复合桩基使用条件中天然地基承载力满足率大于等于0.5即可。     

考虑基坑开挖影响的群桩基础竖向承载性状数值分析

对土体采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,用接触面单元模拟桩-土相互作用,利用ABAQUS建立桩筏基础--地基--基坑开挖三维有限元分析模型。对基坑开挖影响下的群桩基础竖向承载性状进行了分析,讨论了桩顶反力分布、桩身轴力、桩侧摩阻力以及开挖引起的桩身水平位移及其弯矩的变化规律,并进行了考虑基坑开挖与不考虑基坑开挖的群桩基础竖向承载性状的对比分析。通过研究,取得了基坑开挖对高层建筑桩筏基础影响的基本认识,这些认识对于改进桩筏基础设计理论有一定的参考意义。     

岩溶区CFG桩复合地基的桩土作用研究

水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩。本文以某小区地基处理工程为例,采用数值模拟方法,从桩-桩间土、桩-桩端、桩-桩长、桩-桩身弹性模量等的沉降关系及复合地基-置换率、褥垫层―桩土应力的关系几个方面对CFG桩的桩土作用进行研究。结果表明,桩沉降量随着桩间土模量、桩端模量、桩身弹性模量、桩长、置换率等的增加沉降量减少。褥垫层越薄,桩顶应力越大,桩间土应力越小,垫层越厚,桩顶应力越小,但垫层厚度超过一定的临界值后,对桩土间应力就不会产生较大影响。得出CFG桩复合地基的适用性,为同类工程技术施工提供参考。     

某软土深基坑险情分析与处理

介绍一软土地区深基坑由于超挖引起基坑险情的工程实例。该基坑土层分布以淤泥质粉质黏土为主,为典型的长江漫滩地质条件,具有一定的代表性。基坑土方开挖期间,由于地下室方案调整,基坑深度加深,而未按设计要求对支护进行事先加固,导致基坑出现险情。通过对比前后不同挖深条件下支护结构的内力及变形,分析了险情产生的原因,并依据实测支护结构和周边环境的变形,针对基坑出现的问题提出有效的处理措施,从而保证了基坑的安全。     

既有桩基荷载对邻近浅埋隧道开挖效应及支护内力影响的研究

建立了包括地层模型、桩基荷载模型、浅埋隧道开挖模型和支护模型以及桩基荷载、地层压力、地层沉降、支护应变量测装置的平面应变模型试验系统;通过模型试验,研究了不同水平、竖向相对位置处的既有桩基荷载对附近浅埋隧道开挖引起的地层压力重分布、地层沉降及隧道支护内力的影响特征。另外,采用FLAC3D软件,对模型试验及不同工况进行了数值模拟。结果表明：（1）与没有桩基荷载的自由地层中的隧道开挖试验相比较,地层中的既有桩基荷载会明显地改变邻近浅埋隧道开挖引起的地层压力重分布、地层沉降及隧道支护内力;（2）对于桩径和水平相对距离都相同,但桩长不同的桩基荷载,桩长与隧道埋深比值为1.0时,对隧道开挖效应影响最大,二者比值小于1.0时,其影响程度随着比值的减小而减小,二者比值大于1.0时,桩长的改变对隧道开挖效应影响较小;（3）对于桩径和桩长都相同的桩基荷载,对地层压力、地层沉降及支护内力的影响随桩基荷载与隧道的水平距离的减小而增大,桩基荷载距隧道的水平距离与隧道直径比值介于0.5～4.0时,桩基荷载对隧道开挖效应影响较大,隧道较危险,比值介于4.0～6.0时,影响较小,比值＞6.0时,影响可以忽略不计。     

软土地基预制桩施工时桩上浮现象研究

为了研究预制桩施工时桩上浮规律,对温州某工程桩施工时桩上浮现象进行了系统地试验研究。通过检测发现,桩上浮与施工距离、施工顺序密切有关;桩日施工数量越多,桩终压值越高、桩周土质越硬,桩上浮越大;桩不同贯入长度引起的毗邻桩上浮量存在不同,而桩贯入速率对毗邻桩上浮速率影响不大;桩预钻孔、释放孔以及遮帘可以有效减少桩上浮。此外,文中还提出复压值与与单桩竖向承载力特征值、土层特性、桩长度以及桩持力层有关,可根据地区经验取值。     

基坑开挖对近邻地铁车站和隧道的影响

对基坑开挖期间近邻地铁车站和隧道变形等进行分析,总结基坑开挖期间近邻地铁车站、隧道变形的发展规律。以量化的形式定义表征隧道不均匀变形程度的不均匀变形参数 ,并对地铁车站引发的隧道近站部分不均匀变形分布及其大小预测进行研究。研究表明,基坑开挖期间地铁车站表现为上浮而近站隧道表现为沉降;基坑开挖期间地铁车站和近站隧道之间的位移差显著,对隧道结构的损伤严重;基坑开挖对近站隧道的影响范围约为基坑开挖深度的4倍;地铁站引发的近站隧道不均匀变形主要分布在距地铁站1倍基坑挖深的范围内,得到的 分布预测公式可对隧道近站部分不均匀变形的大小和分布进行预测。所得结论及某工程参数A、B的取值可供类似工程参考。