长江漫滩区深大异形基坑施工对紧邻特大型桥梁影响及变形控制研究

随着地下空间资源的开发利用,越来越多深基坑呈现出开挖深、规模大、形状不规则等特点,其支护结构设计复杂,施工难度大,具有明显的空间效应。本文以南京地铁某基坑工程为例,分析基坑施工对邻近桥梁的影响。其场区位于长江下游漫滩相二元结构地层分布地段,上部软土层厚度大,下部承压含水层地下水位高、水量丰富,地质条件复杂,该基坑为典型的深大异形基坑,距离某大桥的双曲拱引桥仅为7. 2 m,由于之前桥梁已遭受其他地下工程施工产生的较大变形,所以后续工程对其影响变形控制要求极高。为此,该车站基坑支护结构设计基于地下空间实际功能采用设置分隔墙分区开挖及MJS超深工法墙综合变形控制方案。本文通过有限元数值模拟计算,开展复杂环境下基坑开挖引起的围护结构及桥梁桩基的变形预测分析,计算结果显示,该深大狭长异形基坑开挖对邻近桥梁沉降变形影响显著,通过设置分隔墙分区开挖及MJS工法墙进行变形控制,能够较好地控制基坑的空间效应,减少“长边效应”、“异形效应”等对桥梁沉降变形的影响。通过现场基坑开挖过程实际监测结果,验证这一综合变形控制方案的可行性。该研究成果对于类似复杂地质条件下深大狭长异形基坑的支护及施工设计具有很好的借鉴意义。     

老滑坡路段路堑开挖与超前支护效果

为防止老滑坡路段路堑开挖过程中出现路堑边坡失稳的问题,以在建某高速公路老滑坡段路堑失稳边坡为例,借助数值分析,进行了老滑坡路段路堑开挖与超前支护效果研究。结果表明：1）一般宽平台开挖模式能提高边坡的整体稳定性;然而,对于存在具有膨胀性质滑带土的牵引式老滑坡,坡脚采用宽平台刷坡减重不利于路堑边坡的稳定,必须要采取超前支护,如锚索、抗滑桩等,必要时要紧急采取清方卸载措施。2）锚索超前支护能够有效抑制边坡变形,需采用有效措施提高设置在坡脚处锚索的抗拉强度,如施加预应力等。3）抗滑桩超前支护应注意桩位、桩长、桩距的优化设计。建议抗滑桩采用锚拉,对桩前坡体中的滑带进行超前注浆,有必要沿老滑坡主滑方向布置多排抗滑桩,或采用h型桩体设计。     

丹巴水电站引水隧洞高地应力软岩段三维开挖方案优化研究

采用摩尔-库仑弹塑性模型的有限元分析方法和岩体开挖卸荷理论, 并考虑地应力对隧洞的作用机制,建立丹巴水电站双洞四机引水隧洞软岩段三维开挖大型三维模型并进行岩体力学计算,分别以不同的掌子面推进深度进行开挖,从洞口开挖至一定深度。统计不同掌子面推进深度下各步开挖不同关键点处的位移变化情况,进行比选,建议工程实际应当选用的最佳掌子面推进深度;在该推进深度下,统计不同洞段不同位置的各向位移预留量,为超前支护的必要性提供依据和超前支护的施工提供数据支持,以保证工程施工的顺利进行,为后续类似工程设计提供参考。     

隧道开挖对下伏水平薄煤层采空区地层的扰动及衬砌受荷特征

为探明下伏薄煤层采空区地层中隧道施工对地层的扰动以及衬砌结构受荷特性,采用离散元颗粒流软件,从细观角度对隧道开挖引起的地层应力变化特性进行了模拟分析,同时在室内开展模型试验量测了下伏煤层采空区地层隧道衬砌背后土压力以及二次衬砌结构内力（轴力、弯矩）,分析了特定围压下间距对土压力和二次衬砌受力的影响。结果表明,下伏煤层采空区地层因隧道开挖引起的围岩松动区呈“O”形分布,隧道下伏围岩颗粒接触力反而小于隧道上覆围岩;洞周允许位移越大,颗粒接触力链间断区域越大;间距越小,颗粒接触力链间断区域越大,当间距大于2.0D（D为隧道跨度）时,下伏采空区对隧道围岩颗粒接触力影响逐渐消失,降低了地基反力,间距越小,降低程度越高;二次衬砌内力分布有一定的离散性,二次衬砌裂缝最先出现在拱底,是隧道主体结构的薄弱环节。     

Visualization of material stiffness in geomechanics analysis

This paper presents novel visualization techniques to simplify representation of the fourth‐order material stiffness tensor as a set of three‐dimensional geometric objects. Stiffness visualization aids in understanding the complex stiffness characteristics of highly non‐linear constitutive models including modelled material anisotropy and loading path dependent stiffness variation. Stiffness visualization is relevant for understanding the relationship of material stiffness to global behaviour in the analysis of a boundary value problem. The spherical pulse stiffness visualization method, developed in the acoustics field, is extended to visualize stiffness of geomaterials using three three‐dimensional objects. This method is limited to relatively simple constitutive models with symmetric stiffness matrices insensitive to loading magnitude and direction. A strain dependent stiffness visualization method is developed that allows the examination of material stiffness for a range of loading directions and is suitable for highly non‐linear and path dependent material models. The proposed stiffness visualization can be represented as 3‐D, 2‐D and 1‐D objects. The visualization technique is used to represent material stiffness and its evolution during simulated soil laboratory tests and deep excavation construction. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

基坑全过程开挖及邻近地铁隧道变形实测分析

根据邻近已运营地铁隧道的基坑工程监测数据,对基坑开挖全阶段施工过程的深层土体侧向位移与邻近地铁隧道变形之间的规律展开研究,探讨基坑开挖的施工危险节点与重点影响区域。研究发现,基坑开挖前期围护结构施工和降水均对地层和邻近地铁产生了不容忽视的初始位移影响,围护结构长时间无支撑暴露是基坑侧移快速增长的危险时段;基坑开挖具有空间效应,中部侧向变形要大于边角,且单向开挖易造成后挖区土体的位移场和应力场叠加,引起邻近隧道的最大变形向后挖区偏移;基坑开挖深度与邻近地铁埋深相近时,隧道结构产生显著的水平位移和“横鸭蛋”式收敛变形,竖向位移波动不大;深层土体侧移曲线表现为“阶梯鼓肚形”,土体最大水平位移与隧道变形在小范围内呈线性关系,但随着侧移量的增大,隧道变形发生偏离拟合曲线的超线性增长,在工程中应值得关注。     

具有相邻建筑结构的基坑开挖影响性分析

为研究基坑开挖对邻近既有建筑物变形的影响范围,采用GTS-NX有限元软件,针对土质基坑以及土、岩二元结构基坑,分别改变开挖基坑与既有邻近建筑的水平距离、基坑开挖与邻近既有建筑物基础的相对埋深,从而得到不同工况下基坑邻近建筑结构的变形情况。研究结果表明:土质、土、岩二元结构基坑在开挖过程中,随着基坑侧壁与既有建筑结构水平距离的增大,建筑结构的变形沉降量逐渐减小,沉降形式由最初明显的差异沉降逐渐转变成近乎均匀沉降;建筑结构的沉降量随着基坑开挖深度的增大而增加;同一开挖条件下,土质基坑的开挖对既有邻近建筑结构造成的影响显著大于土、岩二元结构基坑。     

一个采用多种支护技术的基坑工程

基坑支护是一种临时施工措施,目的是挡土挡水,为地下室施工创造条件,同时控制好对周边环境的影响。以一个基坑工程为例,介绍根据其不同的周边环境采用不同的支护技术及在施工过程中发生问题的解决办法,供类似基坑支护工程参考。     

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。