基于正交试验的围护结构变形影响因素

深基坑开挖可能引起围护结构与周围土体的变形,而这些变形对各种影响因素具有不同的敏感程度.以上海长江西路越江隧道新建工程为例,根据实际土层分布建立了里程NK0+534.100处基坑体系横截面的几何模型,使用有限元分析软件ABAQUS进行了基坑开挖过程的数值模拟,分析了基坑施工过程中地下连续墙水平位移随深度的变化特征,对比研究了现场监测数据与数值模拟结果.选取地下连续墙厚度、窄基坑开挖深度、窄基坑开挖宽度3个影响因素,并对每个因素取3个水平,使用正交试验和正交表L9(34)实现了9种不同情况的数值模拟试验,并基于这些因素对地下连续墙水平位移的影响进行极差分析和方差分析.结果表明:数值模拟结果与现场监测数据吻合程度较好;对地下连续墙水平位移影响程度由大到小的因素依次为地下连续墙厚度、窄基坑开挖深度、窄基坑开挖宽度;地下连续墙厚度-地下连续墙的水平位移呈负相关,窄基坑开挖宽度、深度-地下连续墙水平位移呈正相关.研究成果对基坑施工过程中围护结构的变形分析具有一定的参考价值.     

复合地基对临近基坑稳定性影响的数值模拟研究

目的 基于已有基坑稳定性分析的建模方法,开展邻近复合地基深基坑变形与稳定性问题的精细化研究。方法 结合某基坑工程实例利用PLAXIS 3D软件建立三维数值计算模型,分析支护桩水平位移、基坑稳定性系数、基坑滑裂面位置与状态等不同变形特征参数对基坑性状的影响,进而研究既有建筑复合地基桩体条件变化对基坑稳定性的影响。结果 邻近复合地基的基坑稳定性系数均大于桩基础和天然地基,且支护桩水平位移峰值较天然地基减小40%;复合地基和桩基下的基坑滑裂面形态大致相近,均从基础中部向基坑底部延伸;CFG桩桩长在超过1倍开挖深度、桩径超过0.7 m及桩体刚度达到500 kPa后,滑裂面与地表的交点位置不再变化,复合地基与临近基坑距离超过1倍开挖深度后,对基坑影响可以忽略不计。结论 提出邻近复合地基的基坑整体稳定性系数优于桩基础和天然地基,CFG桩桩长、桩径、桩体模量和临近基坑距离的变化均对基坑开挖呈有利作用等影响规律,结果可供工程实际应用参考。     

软土中静压桩施工对紧邻地下连续墙围护结构的影响

基于3×3群桩,采用模型试验模拟静压桩施工,用有机玻璃棒和铝板模拟静压桩和地下连续墙围护结构,研究了软土中静压桩施工对紧邻地下连续墙围护结构的影响。结果表明,静压桩施工过程中,围护结构受静压桩挤土效应的影响逐渐增大。其中,随着围护结构平面尺寸的增大,其水平位移和坑底隆起变形也逐渐增大,而主动区土压力则逐渐减小;围护结构-桩区间距离越小,其水平位移、坑底隆起变形和土压力越大。研究结果对软土地区静压桩施工具有一定的指导意义和实用价值。     

地铁深基坑施工与邻近建筑的关联效应研究

目的研究地铁深基坑开挖对邻近建筑物的影响,分析造成建筑物产生沉降的不同因素,为类似地铁深基坑工程与对建筑物的保护提供可靠指导.方法以岩土数字软件MIDAS GTS NX为基础,结合沈阳地铁十号线北大营街站深基坑工程,建立土体与基坑围护结构相互作用的三维整体计算模型,并将数值模拟值与实测数据进行比较,检验模型的适用性;根据模型分析有哪些因素在基坑开挖时对建筑物变形有影响.结果距基坑边缘距离以及围护桩埋深度对建筑物沉降有较大影响,建筑物边缘距基坑边缘的距离为6 m时,基坑较为安全;基坑围护桩埋入土深度为1.5倍的基坑开挖深度时,可以较好地抑制相邻建筑的变形,超过这个临界点时抑制作用明显减小.结论当类似工程如果建筑物距离基坑小于6 m时,可以提前采取一些加固措施,如设置隔断墙,在开挖前采取提高围护桩入土深度来减小基坑支护结构和邻近建筑物变形.     

基坑开挖对邻近桩基础的影响研究

基坑开挖对邻近已有建筑或建筑基础存在较大的影响和潜在的威胁.结合具体工程实例,应用大型三维Midas/GTS有限元计算程序对西安某基坑开挖工程进行数值模拟,从基坑开挖深度、开挖距离和开挖坡度对临近建筑桩基影响的力学效应和变形特征进行研究.计算结果表明:随开挖深度的增加,基础沉降量不断增加.随着基坑与基础间距的增加,基础沉降量远大于水平位移的变形量.随着基坑开挖坡度的变化,群桩位移,变形并未出现陡增或骤降.     

无支撑基坑变形特性的三维有限元分析

建立三维有限元模型对采用格型地下连续墙和高桩梁板地下连续墙围护结构的船坞基坑进行分析,计算中假定土体为横观各向同性体,考虑土与结构的共同作用以及土体分区开挖.通过分析实测数据和计算结果,研究了无支撑船坞基坑开挖过程中格型地下连续墙和高桩梁板地下连续墙的变形特性.计算结果表明,船坞基坑围护结构的变形性状受其结构形式以及施工工况的影响,基坑内部桩基对船坞基坑围护结构变形影响较大,船坞基坑的开挖对临近基坑的影响很小.     

深基坑逆作法施工土方跃层开挖的数值模拟与实测分析

结合某大型深基坑工程实例,借助大型岩土类有限元分析软件Midas-GTS,对基坑在土方跃层开挖施工过程中地下连续墙与临界基坑地表的变形进行动态的数值模拟;同时,通过地下连续墙的水平变形监测,获得地下连续墙典型测点随基坑开挖深度变化的曲线。通过对数值模拟成果和现场实测结果的综合分析与对比,获得该深基坑土方跃层开挖过程中地下连续墙及周边土体的变形响应特征。结果表明:土方跃层开挖将对地下连续墙及周边环境产生不利影响,其产生的地下连续墙最大水平位移值约20 mm,但仍在合理值范围内;适当的采取施工措施,如在基坑四周尽可能预留较多反压土,可有效减小土方跃层开挖对地下连续墙产生的不利影响。研究成果对指导类似深基坑的设计和施工具有重要的参考价值。     

紧邻既有结构的深基坑受力变形特性分析

基于考虑土体排水条件的摩尔库伦本构模型,采用有限差分软件FLAC3D建立准三维数值模型,模拟了有无邻近地下结构的基坑开挖过程并进行对比分析,得到了邻近地下结构深基坑的围护结构的受力变形特性.进一步研究了基坑围护结构土压力分布和水平位移与基坑和地下结构间距的关系,揭示了地下结构对邻近基坑围护结构受力变形影响的机理.结果表明,地下结构使坑间土体产生土拱效应而减小邻近基坑围护结构的变形;围护结构最大水平位移随着坑间距减小呈非线性减小;间距的变化会影响坑内外土体的变形受力;既有地下结构与邻近基坑的临界间距为1.5倍开挖深度.     

基坑开挖对坑内工程桩影响的实测及有限元分析

基坑开挖对坑内工程桩的影响越来越受到工程界的重视.对天津站地下换乘中心盖挖逆作法基坑工程开挖过程中支承于桩基上的钢管柱的竖向位移进行了实测,在此基础上进行了有限元分析.实测结果及有限元分析表明：基坑开挖可导致工程桩产生较大隆起,截至底板浇筑完毕本工程实测钢管柱顶最大值达到33,mm,钢管柱之间及钢管柱与地下连续墙之间产生了可观的差异竖向变形.随着盖挖逆作法基坑分层降水、分层开挖及分层施做地下结构,钢管柱的竖向位移呈波动式发展.坑底以下土体的隆起除在引起桩发生较大的竖向位移外,在桩身还可引起一定的拉力.不同位置处工程桩对应桩身拉应力和侧阻分布相差较大,基坑边部桩受地连墙变形影响较大.在桩顶作用有较大荷载的情况下,基坑开挖后,桩身中下部仍会产生较大的拉力,在设计时须加以考虑.     

长江漫滩地区深基坑地下连续墙受力变形特性研究

针对长江漫滩地区特殊条件,通过收集南京青奥轴线——梅子洲过江通道两种不同地下连续墙作为围护结构的深基坑工程实测数据,从统计学角度对比分析了格栅地下连续墙和普通地下连续墙受力变形特性,研究了地下连续墙顶水平位移、墙体深层侧向位移、地表沉降、支撑轴力等随基坑开挖及时间的变化规律。主要结论如下:1墙顶水平位移在支撑设置后均有回弹变形趋势,变形受支撑架设、预加轴力及拆除影响较大;2两种墙体侧向位移随深度均呈"胀肚型"变化趋势,两者最大侧移均发生在埋深中部区域;3格栅地下连续墙在基坑开挖初期,受支撑设置影响,地表先小幅隆起,普通地下连续墙无隆起现象,且沉降明显偏大,两者随距墙体距离增大沉降逐步变小,且不同距离处差异沉降在基坑开挖后期均有增大趋势。     

盾构动态施工对邻近地下连续墙围护结构的影响研究

通过室内模型试验分析研究了城市中盾构隧道施工对邻近基坑围护结构的影响效应与影响规律。研究结果表明:盾构开挖面到达将诱发监测断面处,较大增幅地下连续墙墙身附加应变;而当开挖面超过监测断面约1.7D,地下连续墙墙身附加应变将趋于稳定;盾构动态穿越施工将导致邻近侧向地下连续墙角部墙身底部与中段墙身中部出现较为明显朝向隧道的弯曲变形。     

基坑周边建筑物沉降变形的影响因素

基坑开挖引起的周边建筑物沉降变形是多种因素耦合作用的结果,现有的计算理论很难对此作出全面、正确的解释.采用工程软件FLAC-2D对北京地区桩-锚支护形式下基坑开挖引起的周边建筑物沉降问题进行了模拟分析,得出了锚杆层数、开挖深度等因素对周边建筑物沉降变形影响的一些规律:当建筑物与基坑的距离小于1.5H时,建筑物的沉降量受锚杆层数的影响较大,并随锚杆层数的增加而减小;当建筑物与基坑的距离大于1.5H时,建筑物的沉降量受锚杆层数的影响不大.建筑物的沉降量随基坑开挖深度的增加而增加.当基坑开挖深度小于临界开挖深度时,建筑物沉降位移的变化率比较小,当基坑开挖深度大于临界开挖深度时,建筑物沉降位移显著增加.     

城市隧道基坑地下连续墙变形特性研究

为了研究城市隧道深基坑开挖引起的地下连续墙墙体变形规律,对南京纬三路过江通道工程隧道基坑监测结果进行了以下几方面的统计分析:基坑开挖引起的墙体侧移的时空变化特征,墙体最大侧移位置的特征,有支撑开挖下地下连续墙最大侧移简易预估模型(KJHH)对地下连续墙最大侧移进行预估的实用性.研究表明:随着基坑开挖深度的增加,地下连续墙变形逐渐变为明显的“胀肚型”,平均值为0.144％He(He为基坑开挖深度),最大侧移随着开挖深度的增加而增大;地下连续墙最大侧移埋深出现在开挖面稍下一点位置,产生这一现象的主要原因是本基坑中淤泥质黏土软弱土层一般处于开挖深度的中上部,开挖这些土层会在开挖面产生较大的变形;采用KJHH简易模型预估得到的地下连续墙最大侧移和实测值接近,说明KJHH简易模型可以有效地预估本工程地下连续墙的最大侧移.     

静压桩沉桩施工对临近隧道的影响

基于圆孔扩张理论运用FLAC^3D 有限差分软件模拟了静压桩沉桩挤土过程, 并对土体位移的数值模拟结果与解析解计算结果进行了对比, 二者的计算数值与变化趋势吻合得较好. 在此基础上, 运用位移贯入法模拟沉桩的摩擦作用, 使沉桩全过程的计算结果更趋近于实际情况. 基于此数值模拟方法分别计算沉桩深度为4, 8, 12, 16, 20 m 的沉桩行为对临近隧道的变形与内力影响, 得出了以下结论: 静压桩沉桩对邻近隧道的变形有较明显的影响.随着沉桩深度的增加, 隧道结构位移也随之增大, 且以水平位移为主. 当沉桩深度达到20 m 时, 隧道结构最大位移为11.55 mm. 沉桩过程亦使隧道产生一定的扭转: 沉桩深度为4, 8, 12, 16 m 时, 隧道顺时针偏转(背向沉桩方向);沉桩深度为20 m 时, 隧道逆时针偏转(朝向沉桩方向). 随着沉桩深度的增大, 隧道结构的附加弯矩从对称竖向轴线分布逐渐向逆时针方向偏转至对称横向轴线分布; 沉桩后隧道的弯矩图有逆时针扭转的趋势(转向沉桩侧), 且大部分隧道结构的弯矩绝对值有减小趋势.     

斜抛撑支护基坑开挖对邻近综合管廊的影响分析

以福建省厦门市某邻近既有综合管廊基坑开挖项目为例,针对SMW工法桩+斜抛撑支护体系,采用FLAC3D有限差分软件建立综合管廊的三维数值模型,进行数值结果分析;研究综合管廊与基坑距离对基坑土体位移场、综合管廊位移和变形、综合管廊周围土体应力分布的影响. 结果表明:坑外地表沉降的影响范围不超过12 m,最大沉降位于坑外4.5 m处,基坑开挖引起的综合管廊最大水平位移和竖向位移均未超过规范的预警值;综合管廊与基坑距离和综合管廊水平位移近似成反比关系;综合管廊发生朝向基坑一侧的倾斜,倾斜度随着综合管廊与基坑距离的减小而增大;综合管廊两侧墙产生朝向基坑的水平推力使综合管廊产生朝向基坑的变形和水平位移.     

天津站地下换乘中心基坑工程2标段盖挖逆作法的实测分析

分析了天津站地下换乘中心工程2标段基坑开挖过程中的地下连续墙水平位移、结构柱隆沉及其差异变形和主动区土压力的监测结果．实测表明：当开挖完成后,普通地下连续墙最大侧移位置位于开挖面附近,而T形地下连续墙．即使开挖至负4层,最大侧移位置仍在开挖面之上的墙体中部．开挖过程中墙体侧移会出现由于开挖的空间效应而减小的情况．结构柱隆起具有明显的时空效应,其值与距地下连续墙的距离、层板浇筑、开挖顺序等因素有关．尽管最大隆起超过控制值,但差异变形在控制范围内且结构并未破坏,可以适当放宽结构柱隆起预警值的要求,以差异变形为关键控制标准．墙外主动区土压力呈曲线分布,在施工过程中变化较小,其分布及变化与墙体挠曲形式和侧移趋势有关．     

黄浦区洛克外滩源深基坑监测研究

结合大量现场实测数据,系统分析了基坑开挖过程中维护结构变形、地表沉降以及周围建筑物的变形规律,监测结果显示:维护墙体变形整体呈"纺锤"状,并具有明显的时空效应,随着开挖深度的不断加深,地下连续墙水平位移的最大值也不断向下移动;地表沉降曲线表现出明显的"沉降盆",在距离基坑边缘一定距离处达到最大值,并随着距基坑距离的不断增大,地表沉降逐渐减小,且深层土体的开挖对地表沉降的影响尤为明显;加强邻近历史建筑物侧的基坑维护和防水措施以及对历史建筑物地基的加固处理有效地控制了历史建筑物沉降.结论对在密集建筑群中软土地基上基坑设计和开挖具有一定的实用价值和借鉴意义.     

深开挖基坑回弹引起的坑中桩受力与位移计算

深基坑开挖卸载坑底土回弹会对坑底桩的受力性状产生影响.在不考虑桩身自重的情况下以残余应力法和Mindlin解为基础,以桩土位移协调和桩体受力平衡为条件,研究刚性桩桩体回弹量和桩侧摩阻力分布.分析结果表明,桩体的位移量随着桩长和桩径的增长而减小,桩径的变化对中性点的深度位置以及桩侧摩阻力的分布形态影响很小.中性点随着桩长的增加其深度位置逐渐下移.当桩长相对较短时,桩体的位移量随着基坑开挖深度的增加为增大;当桩长相对比较长时,桩体的位移量随着基坑开挖深度的增加而增大,最后出现平缓的趋势.中性点随土体回弹再压缩模量的增大而下移,桩体回弹量随土体回弹再压缩模量的增加而减小,后趋于定值.     

深浅交替地下连续墙的变形研究

深浅交替地下连续墙作为一种新的地下连续墙形式,其应用较其他形式的地下连续墙更为广泛,研究其在基坑工程中的变形规律具有重要意义。通过对某基坑工程中深浅交替地下连续墙的变形性状进行监测,将不同深度处的水平位移以及地下连续墙墙顶沉降量与时间关系进行分析,采用模拟软件进行支护计算,得到各个开挖工况下深浅交替地下连续墙墙体竖向和水平位移的变形规律。     

基于离心试验的承压水基坑变形稳定影响因素

针对上海地铁M8线黄兴路车站深基坑,采用离心模型试验研究第⑥硬土隔水层缺失与否、基坑开挖深度和承压水头高度等因素对承压水基坑变形稳定的影响.试验研究结果显示:(1)不论存在或缺失第⑥隔水层,基坑最大变形均随着开挖深度和承压水头的增加呈非线性增大,开挖深度影响最大的是坑周地面沉降和连续墙墙脚位移,承压水头影响最大的是连续墙墙脚位移和坑底隆起变形.(2)不论存在或缺失第⑥隔水层,开挖深度对基坑变形影响的敏感性比承压水头大.(3)基坑开挖深度较小、承压水头较低时,第⑥隔水层缺失与存在相比,基坑最大变形差异较小;随着开挖深度和承压水头的增大,两者变形的差异越来越大,缺失第⑥隔水层不利于基坑稳定.