复合土钉墙支护设计参数敏感性分析及边坡变形规律研究

由土钉和预应力锚索组成的复合土钉墙支护结构可以有效加固周围土体,控制基坑变形,被广泛应用于基坑支护设计中。以济南西客站站前广场基坑工程复合土钉墙支护设计为例,通过FLAC3D有限差分软件数值计算和现场监测分析,采用弹塑性实体单元和线性锚杆单元,考虑锚杆与土体相互作用,通过对土钉和预应力锚索组成的复合土钉支护结构进行开挖支护施工全过程的三维动态模拟分析。分析基坑坡面水平位移、坑底隆起、地表沉降、土钉轴力、预应力锚索轴力等变化规律,研究复合土钉墙的受力机制,探讨土钉和预应力锚索的共同作用机制。分析土体各种力学参数和锚杆间距、锚索预应力等设计参数对基坑变形影响的敏感性,并与监测数据进行对比分析。研究表明,锚杆与土体相互作用力学模型能较好模拟复合土钉墙支护施工过程,计算精度较高;土体黏聚力、摩擦角、土钉间距、锚索预应力等对基坑边坡变形的影响较大,计算结果可为复合土钉墙设计参数选取提供参考     

邓肯-张参数对基坑支护结构变形的敏感性研究

有限单元法是计算基坑开挖支护结构变形的常见的数值计算方法,其土体模型参数的准确性是计算结果可靠性高的保证。邓肯- 张E-模型是岩土工程分析计算中常用的一种非线性弹性模型。本文以双排桩支护结构为例,针对模型参数敏感性进行大量非线性有限元计算,计算结果表明:影响基坑支护结构变形的主要参数为k、G、Rf和n,随着G、Rf和n的增大,侧向位移增大;随着k的增大,侧向位移减小。对于弯矩而言,参数的变化对弯矩的影响较小。从整体来看,邓肯- 张参数对侧向位移的敏感性要大于对弯矩的敏感性。     

考虑施工过程的基坑锚杆支护模型试验研究

通过大型室内模型试验,研究了土质基坑在开挖和预应力锚杆施工过程中土中应力、锚固段应力及基坑壁侧向位移的变化规律。结果表明,在基坑开挖过程中,基坑壁附近的土体应力状态变化显著;锚杆锚固段应力呈非线性递减分布;基坑壁侧向位移随施工过程的进行而呈增大的趋势。在模型试验基础上,对土层锚杆的锚固和变形机理进行了探讨,结果表明：必须建立一个包括基坑周围土体以及锚杆等在内的完整力学模型,且考虑施工过程,才能较精确地求解基坑周围应力场和位移场。     

基于FLAC 3D的岩土层参数特征对基坑变形影响研究

为研究天津蓟州河地铁枢纽基坑工程变形影响特性,采用FLAC 3D仿真计算方法,以修正剑桥模型为本构体,针对不同基坑变形影响因素开展了计算分析。研究获得了基岩埋置深度对桩体水平位移影响,位移趋势特征受影响较小,但量值水平呈增大,基坑开挖深度应与基岩埋置深度、桩长相匹配,减少支护结构不稳定位移。分析了基坑土层变形与基岩埋置深度关系为正相关,但基岩深度在低于9m与超过9m,土层变形的变化趋势具有差异性,但土层变形变化节点分别位于基坑边30 m、50 m处。研究得到桩体水平位移与土层黏聚力为负相关关系,且桩底水平位移始终高于桩顶;在土层黏聚力不同方案下,桩体水平位移变化趋势有所差异,其中黏聚力25～45 kPa下位移呈“递增-稳定”。论文对探讨基坑变形影响因素有所研究成果可为基坑工程支护设计及施工提供依据。     

土体耦合蠕变模型在基坑数值模拟开挖中的应用

工程实践表明,软黏土地区基坑施工具有显著的时空效应,时间硬化幂函数法则与Druker-Prager屈服破坏准则耦合的蠕变模型可以反映基坑施工中的时间效应。通过室内三轴流变试验数据拟合模型中的参数,并将其用于深基坑工程的施工模拟,重点分析了支护时间对围护结构变形和内力的影响特点。数值计算结果与实测数据吻合较好,可为同类基坑工程设计施工提供参考。     

超固结土热黏弹塑性本构关系

热黏弹塑性本构模型是描述土在温度（热）和时间（黏）耦合作用下的应力-应变关系的本构模型。在一些新型岩土工程诸如高放核废料地质处置、地热资源开发与贮存的建设中,需要同时考虑温度和时间对土的影响,所以建立一个热黏弹塑性本构模型具有理论和实际意义。将温度变化对黏土体积和强度参数的影响引入笔者之前提出的超固结土等向应力-应变-时间关系,建立了一个等向应力条件下的应力-应变-时间-温度关系。随后,基于该关系推导了屈服面硬化定律,并将其与超固结土统一硬化模型的屈服方程和流动法则结合,建立了超固结土的热黏弹塑性本构模型。最后,使用新模型预测室内试验,证明新模型能够反映时间和温度对土体积、一维压缩曲线和前期固结压力的耦合影响。     

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。     

成层土中悬臂式地下墙内力计算等等值梁法

建筑基坑范围内的土层以成层土居多，基坑技术规范要求计算成层土的土压力时应分层计算，本文按等值梁法原理，给出了成层土中分层计算土压力，再计算悬臂式地下连续墙支护结构内力（剪力和弯矩）的方法。     

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。     

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。     

工字钢水泥土搅拌墙基坑支护的力学性能研究

河南某基坑最大开挖深度为5.8 m,场地以饱和淤泥质粉质黏土为主,与周边既有建筑最近距离为1.2 m,采用工字钢水泥土搅拌墙和预应力扩大头锚杆进行支护。运用PLAXIS有限元软件对该基坑支护结构进行数值模拟,得到了不同工况的土体位移、工字钢水泥土搅拌墙轴力和弯矩、预应力锚杆的锚固力和各开挖阶段的总乘子 ,结果表明,数值计算的土体水平位移与实际监测数据比较吻合,验证了工字钢水泥土搅拌墙建模的合理性;PLAXIS软件能较好地模拟基坑开挖过程中土层及结构的变形特点,验证了PLAXIS有限元软件在基坑工程的适用性;数值计算的土体水平位移、锚杆轴力、采用强度折减法计算的各开挖阶段的总乘子 均满足基坑设计要求,验证了工字钢水泥土搅拌墙在基坑支护的可行性,为类似基坑设计提供了理论依据。     

镇江国贸大厦深基坑支护结构的锚拉试验与检验

镇江国贸大厦地上有31层及3层地下室,建造在软土地基上。深度为13.20 m的深基坑土壁采用了斜土锚支护结构体系。该大楼两侧紧邻建筑物,南侧离最近的老住宅仅4 m多,离正在新建的综合楼仅2 m,且在另2侧也紧靠地下管网,为此,对该土锚设计时进行了锚拉试验,在施工时对每一根锚杆也施加预应力进行检验,确保了工程质量。该支护结构仅产生少量侧向位移,成功实现了安全快速施工,可为类似工程提供成功经验。     

基坑双排桩支护结构设计计算软件开发及应用

随着基坑开挖规模朝更大更深方向发展,传统的单排桩、桩锚、桩撑支护结构受到一定的限制,在变形控制要求较高,又不宜采用内支撑和锚杆的情况下,双排桩能发挥较好的作用。双排桩是由两排平行的支护桩、水平压顶梁和前后联系梁形成的空间围护结构体系,具有刚度大、稳定性好、变形小、便于直立开挖等优点,因而得到广泛应用。新的湖北省《基坑工程技术规程》（DB42/T159-2012）中增加了双排桩支护结构相关章节,提出了双排桩的设计与计算模型。针对湖北省新基坑规范中提出的双排桩支护计算模型,应用VB.NET语言开发出一款操作简单、实用性强的基坑双排桩设计计算软件（DESDROP）,本软件的开发与研究是为配合湖北省新基坑规程实施而进行的。该软件能对双排桩前后桩的位移、内力和稳定性进行分析,并可以通过查询结果图看到任一工况条件下的土压力、位移、弯矩、剪力图。将该软件应用于金地名郡基坑工程,结果表明,DESDROP软件运算速度快,计算结果能满足双排桩支护设计的需要。     

粗颗粒土层组合中的超深基坑复合土钉墙支护的合理性分析及探讨

对粗颗粒土层组合的超深基坑,采用了复合土钉墙支护结构形式进行设计,并对该深基坑的开挖及支护过程进行了系统监测。主要监测项目有土钉钢筋受力、锚索轴力及坡顶水平位移,通过对监测结果进行系统分析,并与传统的受力模型进行对比,分析本基坑在此方面的普遍性与特殊性,找出成功点与失败点,为今后类似工程提供借鉴。     

支点法分析桩锚体系及基于监测的参数反演

以变形作为控制条件的基坑支护结构设计是一个十分复杂的工程问题,由于支点法具有计算模式明确、过程简单的优点,受到广大工程设计人员的欢迎。但是,支点法中土抗力系数卅的选取是工程界的一大难题,在支点法计算中m值选取的准确性直接影响支护结构位移和内力的计算结果,所以将支点法建模及反分析方法应用于实际工程,在开挖过程中考虑了支撑变形的非线性,开发了FORTRAN程序对支护结构进行了反演计算。通过反演分析m值并预测支护结构的变形,实现支护动态设计信息化施工。结果表明,位移反分析法进行深基坑工程中的参数反演与位移预测取得比较好的效果,说明该方法在深基坑开挖反演、预测方面是合理可行的。     

软土狭长深基坑抗隆起破坏模式试验研究

针对软土地区基坑底土层为饱和软黏土的情况,设计了狭长深基坑的抗隆起离心模型试验,分析不同开挖深度和水位条件下的基坑围护墙弯矩、土压力分布、水平位移以及基坑隆起稳定破坏机制。基于离心模型试验的基本参数和工况,建立了有限元数值模型,分析试验工况基坑的抗隆起稳定性与破坏状态,并进行对比验证。试验结果表明：随着开挖深度和坑外水位的增加,坑底软土层产生向上的隆起变形,当隆起变形较大时,围护墙由于坑内土体侧向约束的减弱,底部产生较大的向坑内的水平位移,同时导致支撑轴力增大,基坑最终表现出围护墙绕某道支撑点向坑内的转动踢脚破坏。数值计算结果表明：随着坑外水位的升高,基坑抗隆起稳定性安全系数逐渐减小,当发生抗隆起稳定破坏时,基坑底产生较大的隆起位移,破坏机制与离心模型试验结果相同。     

深基坑复合支护结构监测分析

某商业广场深基坑支护采用人工挖孔、排桩加锚杆及钢支撑联合支护结构形式。文章较详细地介绍了本次监测项目、运用的监测装备及其监测进程，并对支护桩水平位移、桩身内力、桩侧土压力及孔隙水压力的监测数据进行了科学分析。     

“吊脚桩”桩锚支护在土岩组合地层 深基坑工程中的应用研究

以济南黄金国际广场项目深基坑工程为例,针对土岩组合地层的特点,采用“吊脚桩”桩锚支护及两桩一锚布设方式的设计方案。对基坑设计、锚索试验、基坑监测等内容进行介绍,现场进行了锚索验收试验,试验结果符合设计要求。监测结果表明,基坑支护结构变形、周边建筑物沉降等均处于安全状态,远小于报警值,说明“吊脚桩”桩锚支护在土岩组合地层深基坑工程中的应用效果非常好,同时大大节省了造价,短缩了工期。本文的相关设计方法、试验、监测成果可为类似工程提供借鉴。     

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。