软土基坑周围地表沉陷变形计算分析

在分析总结基坑周围地表沉陷变形计算方法的基础上,根据软土基坑变形规律,按指数曲线拟合基坑周围地表沉降变形,推导出在软土地区深基坑开挖中由支护结构变位引起周围地表沉降变形的计算方法,并通过实例分析、比较,预测地表沉降,对于周围环境要求严格的基坑工程提供了较可靠的计算方法,对于基坑周围环境保护有重要的意义。     

考虑时空效应软土地区深基坑开挖变形分析

以天津软土地区某深基坑工程为背景,对基坑开挖过程中不同工况下支护桩深层水平位移、支护桩竖向位移、周边建筑竖向位移、周边地表竖向位移的现场监测数据进行归纳总结,分析其变化规律,对其所受到的时空效应的影响进行研究,研究结果表明:基坑开挖施工对支护桩及周边环境具有显著的时空效应影响,位移主要发生在土方开挖阶段,尤其是土方开挖阶段第三步,位移增量较大,变化速率较快,在基坑底板施工完成后,位移逐渐趋于稳定;支护桩深层水平位移呈现出"鼓肚"状变化趋势,位移最大值出现在开挖面附近;周边地表位移最大值点出现在距离基坑边6 m(即0.51H)位置处,位移变化曲线呈盆状,至基坑地下结构施工完成时,最大位移出现在DB2-3监测点,位移值为-22.7 mm,约为0.19H%;提出建议在基坑南侧和西侧采用桩锚支护结构取代原设计支护形式的优化措施,研究成果可为类似工程提供参考。     

路堤下软土地基侧向位移与沉降关系分析研究

总结了软土地基下侧向位移的研究现状,从路堤中最大侧向位移和路中沉降之间的比例关系出发进行了分析研究。利用有限单元法,建立了路堤下软土地基的计算模型。计算结果表明,在路堤填筑期间最大侧向位移和路中沉降的增量大致相等,而在固结期两者的比例关系在0.14左右。不同的加载方式在数值上也有所不同。计算结果对路堤下地基侧向变形的计算分析具有一定的指导作用。     

不同方式处理后软土地基侧向变形规律

高速公路建设期侧向位移的控制是评价路基变形的重要依据。依据四川省遂－资（遂宁至资阳）高速公路软基沉降变形观测的数据,通过对现场监测资料的分析,分别探讨西南地区软土路基经塑料排水板（PVD）、碎石桩处理后,路基侧向变形y与深度z,最大侧向变形增量△ym与地表沉降增量△SD,平均侧向变形量Sy与地表沉降量Sf的变化规律。 研究表明,（1）根据Boussinesq解答和实测数据得到路堤荷载作用面积下变形y随着深度z大致呈“S”形变化,近地表变化剧烈,随荷载增加最大侧向位移深度基本保持不变,土体最大侧向变形深度与路堤填筑高度无关,与土性有关;（2）经PVD处理后的软基在填筑期、预压期均有大量侧向位移发生,各占总位移量的50%,最大侧向位移深度在距离地表1.0～1.5 m处;（3）经碎石桩处理后软基侧向位移在填筑期已完成总位移量的75%～80%,总位移量明显小于PVD处理后软基侧向位移量,最大侧向位移深度在距离地表2.5～3.5 m处;（4）PVD处理软基在固结阶段△ym/△SD、Sy/Sf分别为0.15～0.30和0.10～0.20,大于填筑前期2～4倍,而碎石桩处理软基固结阶段△ym/△SD、Sy/Sf分别为0.10～0.15和0.03～0.05,各个阶段变化相当。     

考虑侧向变形的软土地基沉降计算方法研究

当前地基固结沉降计算中采用的分层总和法是不考虑土体侧向变形影响的,由此在实际工程中计算地基沉降时往往产生一定程度的误差。特别在软土地基中,由于其结构疏松,孔隙比大,在受到建筑物荷载作用时,所产生的水平变形较大,其引起的地基沉降是不容忽视的。基于这一事实,文章就目前软土侧向变形引起的附加沉降研究现状及地基沉降机理进行了相关研究,发现基于等体积模式考虑侧向变形的修正沉降公式,错误估计了侧向变形造成的地基沉降。为此,本文推导了非等体积模式下的沉降计算公式。通过实际地基沉降量计算及现场沉降监测数据对比分析,证明这一沉降计算公式更接近实际沉降量。该公式计算简单、物理意义明确,具有一定的推广应用价值。     

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。     

一种基于有限元的岩石圈长期变形数值计算方法

有限单元法以其灵活性和精确性,成为固体地球科学中广为使用的数值方法。从短周期的地震活动到长周期的岩石圈变形、地幔对流,甚至行星演化,有限单元法几乎在固体地球科学的各个领域都占据着十分重要的位置。随着研究的深入,某些特定的地学问题给有限元计算带来挑战,尤其是岩石圈尺度大变形的数值计算,比如俯冲带的演化、剪切带中塑性流变导致的应力集中。基于显式有限元,尝试考虑粘弹塑性岩石圈大变形过程的数值计算。应用Marker-In-Cell（MIC）方法处理物质迁移。在描述基本原理和流程的基础上,对粘弹性变形、弹塑性变形、大变形过程及热传递过程等核心模块分别做了基准测试,而这四个模块是模拟岩石圈长期变形的关键。由测试结果和其他学者的（解析或数值）研究结果比对情况来看,受测试的核心模块基本达到了测试要求。可以预见,现有的基本算法可以满足研究岩石圈大变形的需要,进一步的具体研究工作将探讨这类问题。从科学问题层面讲,逐渐复杂的科学问题有利于数值模型的成熟。已达到基准测试的数值方法对下一步开展一些具体的地球动力学数值模拟研究有实际意义。      

软土深基坑变形与控制技术初探

通过对软土深基坑变形机理与影响因素的分析,提出了基坑工程变形全过程控制的理念,探讨了控制变形的设计与施工技术方法及针对变形异常应采取的应急措施。结合工程实践,分析了软土深基坑变形的特征,应用地层损失法原理计算了墙后地表沉降量,与实测值比较,得出了该方法可以应用于工程实践的认识。     

超变形法及其在深基坑开挖中的应用

基于超变形准则 ,提出了一种新的基坑稳定判定方法———超变形法 ,能方便地计算出基坑临界变形指标作为观测警戒指标 ,结合实际观测资料 ,可对结构在施工期及建成后的稳定性作出直观的评价。还介绍了在润扬大桥南锚碇深基坑稳定的评判中的应用 ,结果表明超变形法能较准确的判断结构的稳定性 ,应用方便 ,能更直观地反映基坑的稳定状况     

港湾广场（一期）深基坑变形监测与分析

深基坑施工变形监测是信息化施工的重要内容,以广州港湾广场(一期)深基坑工程为例,通过对开挖过程中土体水平位移、支护结构侧向位移、支护结构内应力、沉降等监测,结合围护结构的强度检测,采用反演分析对基坑变形进行数值模拟,预测不同开挖深度时基坑的位移变形量,实际监测结果与预测值基本一致,为基坑的设计和施工提供可靠的依据。     

A simple prediction model for wall deflection caused by braced excavation in clays

Deep excavations particularly in deep deposits of soft clay can cause excessive ground movements and result in damage to adjacent buildings. Extensive plane strain finite element analyses considering the small strain effect have been carried out to examine the wall deflections for excavations in soft clay deposits supported by retaining walls and bracing. The excavation geometry, soil strength and stiffness properties, and the wall stiffness were varied to study the wall deflection behavior. Based on these results, a simple Polynomial Regression (PR) model was developed for estimating the maximum wall deflection. Wall deflections computed by this method compare favorably with a number of field and published records.     

内撑式支护的软土基坑开挖抗隆起稳定性分析

采用强度折减法有限元方法（SSRFEM）,分析了不排水条件下软土地基中内撑式排桩支护基坑开挖的抗隆起稳定性,并研究了软土不排水抗剪强度、支护结构条件、基坑尺寸对基底抗隆起的影响。研究表明,以往通常采用的极限平衡公式,对基坑开挖基底抗隆起稳定分析不能完全考虑支护结构的影响,也不能考虑基坑侧壁位移的影响,在一些条件下误差较大,而SSRFEM分析方法是求解基坑极限状态实际而自然的破坏形式,可很好地分析基底隆起稳定性。     

盾构法施工隧道地层变形时空统一预测方法研究

从经典的Mindlin弹性理论公式出发,基于盾构施工工作面推力为圆形均布荷载、盾构外壁与土层的摩擦力均匀分布等假定的基础上,考虑盾构施工推进过程中盾构机位置不断变化的实际情况,建立了盾构施工推进过程的力学计算模型,由此推导了盾构推进工作面附加压力以及盾构机外壁与土层摩擦力作用下隧道周边任意位置地层变形的计算公式。基于随机介质理论,充分考虑隧道开挖施工引起的地层变形的时间和空间发展过程,推导了盾构推进地层损失引起的地层变形计算公式。通过工程实例计算,对盾构隧道施工地层变形的时空变化过程进行了研究,计算结果同实测结果具有良好的一致性。     

Simplified method for evaluating the response of existing tunnel induced by adjacent excavation

Adjacent excavation may have a negative influence on the existing tunnel underneath. Thus, it is important to evaluate the response of the tunnel due to adjacent excavation. However, there is little report about using the Kerr foundation model to simulate the tunnel-soil interaction. Meanwhile, the Timoshenko beam, which can take the tunnel shearing effect into consideration, is more suitable to estimate the behavior of the tunnel. To simulate the interaction between soil and tunnel, the existing tunnel is simplified as a Timoshenko beam lying on the Kerr foundation model, and a simplified theoretical method is proposed to calculate the response of the existing tunnel induced by adjacent excavation. The proposed method is validated by two field case studies. Results indicate that the predictions given by the proposed method show great agreement with field measurements and it is more accurate to evaluate the tunnel-soil interaction compared with the previous method. The further parametric study shows that the relative position between excavation and tunnel, the ground Young's modulus, the depth of existing tunnel centerline, and length and width of excavation are both significant factors governing the tunnel response induced by adjacent excavation, while the influence of tunnel shear stiffness and skew between tunnel and excavation are slight. The proposed method can be applied to predict the potential risk of existing tunnels induced by adjacent excavation in relevant engineering projects.     

深基坑工程变形控制及其影响因素的有限元分析

文中首先对深基坑工程变形控制进行了详细的论述，提出了基抗有效系数、有效区、失效区、临界线的新概念，同时提出了变形控制参考标准和经济有效的变形控制对策。简介了自制的深基坑工程变形控制优化设计及其有限元数值模拟系统（SDCDEFEM）.利用该系统，对影响基坑变形的各因素进行了有限元数值模拟分析。得出了简明估算深基坑最大变形及其位置的统计关系式。     

一种考虑挡土墙变形的深基坑非线性土压力方法

基于深基坑墙后主动区土体应变状态模式的假定,采用反映墙后主动区土体应力-应变性状的卸荷应力路径试验确定的应力-应变关系,建立考虑挡土墙变形的非线性土压力的计算公式;就该公式的特点、参数的物理意义及其确定进行讨论;并对一简单算例进行计算,计算结果能反映土压力与挡墙位移的非线性关系以及土压力沿深度的非线性分布,得到墙后主动区土体达到主动极限状态所需的位移与深度的关系,计算结果比较满意.表明所建立的方法的合理性、可行性和适用性.     

Assessment of strut forces for braced excavation in clays from numerical analysis and field measurements

One important consideration in the design of a braced excavation system is to ensure that the structural bracing system is designed both safely and economically. The forces acting on the struts are often determined using empirical methods such as the Apparent Pressure Diagram (APD) method developed by Peck (1969). Most of these empirical methods that were developed from either numerical analysis or field studies have been for excavations with flexible wall types such as sheetpile walls. There have been only limited studies on the excavation performance for stiffer wall systems such as diaphragm walls and bored piles. In this paper, both 2D and 3D finite element analyses were carried out to study the forces acting on the struts for braced excavations in clays, with focus on the performance for the stiffer wall systems. Subsequently, based on this numerical study as well as field measurements from a number of reported case histories, empirical charts have been proposed for determining strut loads for excavations in stiff wall systems.     

软土深基坑支护内力和变形的三维有限元分析

针对天津经济技术开发区某软土深基坑工程,采用大型有限元分析软件ABAQUS对基坑支护体系的内力、变形进行了全三维非线性有限元分析：应用单元生死功能精确地模拟实际开挖过程;为减小不同类型单元自由度耦合引起的计算误差,对土体及支护体系均采用实体单元模拟;通过数值分析结果与实际测量数据的比较,验证了分析方法的精度,计算方 法及结论有益于今后对类似基坑工程进行更可靠的分析设计。     

浅埋暗挖地铁隧道开挖过程的模拟研究

在讨论浅埋暗挖地铁隧道开挖所引起的应力和位移释放的基础上,进行了隧道开挖卸荷的有限元模拟计算,讨论了开挖方式对地层位移释放的影响。模拟结果可指导隧道的施工设计。     

Estimation of diaphragm wall deflections for deep braced excavation in anisotropic clays using ensemble learning

This paper adopts the NGI-ADP soil model to carry out finite element analysis,based on which the effects of soft clay anisotropy on the diaphragm wall deflections in the braced excavation were evaluated.More than one thousand finite element cases were numerically analyzed,followed by extensive parametric studies.Surrogate models were developed via ensemble learning methods(ELMs),including the e Xtreme Gradient Boosting(XGBoost),and Random Forest Regression(RFR)to predict the maximum lateral wall deformation(δhmax).Then the results of ELMs were compared with conventional soft computing methods such as Decision Tree Regression(DTR),Multilayer Perceptron Regression(MLPR),and Multivariate Adaptive Regression Splines(MARS).This study presents a cutting-edge application of ensemble learning in geotechnical engineering and a reasonable methodology that allows engineers to determine the wall deflection in a fast,alternative way.