复合土钉墙支护基坑颗粒流数值模拟研究

利用基于离散元理论的颗粒流软件PFC3d建立基坑开挖土钉支护的三维颗粒流模型,通过分析有复合土钉墙支护基坑和无复合土钉墙支护基坑数值模型的位移场和应力场,研究复合土钉支护基坑开挖过程的规律和土钉支护的机理。由于复合土钉的作用,复合土钉墙支护基坑和无复合土钉支护基坑在变形程度和变形模式等方面存在较大差异。复合土钉墙支护基坑挡墙变形较小,出现“两头小、中间大”的大肚状变形模式,坑底隆起量和墙后土体沉降量相对于无土钉墙支护基坑均较小。利用土拱效应来分析复合土钉支护机理,认为土钉支护作用不仅仅是土钉和土体之间相互拉拔作用,土拱效应才是复合土钉墙支护作用机理的关键。细观机理研究和颗粒流数值模拟为复合土钉墙支护基坑的机理研究提供新的思路和方法。     

钢筋混凝土小桩在复合土钉墙支护中的应用研究

以郑州中原万达广场基坑支护工程为算例,通过理论计算与FLAC3D数值模拟分析得到单纯土钉墙支护体系、直径120mm钢管微型桩及直径400mm钢筋混凝土小桩复合土钉墙支护体系的应力场和位移场.经对比分析发现,直径400mm的钢筋混凝土小桩复合土钉墙支护结构较前两种支护结构抗变形能力得到大幅提高.建议本工程支护结构设计时,应对复合土钉墙基坑支护技术规范进行相应的折减系数调整.     

土钉抗弯剪能力分析

通过应力分析,将土钉的抗弯剪能力对被加固基坑边坡稳定安全系数的影响视为加固区土体有效容重的减小,采用数值模拟FLAC程序对不同坡高的基坑土钉墙在考虑和不考虑土钉的抗弯剪作用下的稳定安全系数进行数值计算与对比.结果表明,在常规土钉墙支护深度范围内,土钉抗弯剪作用能较明显地提高基坑边坡稳定安全系数.     

基坑分段支护设计及变形监测分析

以长春某深基坑支护工程为背景,对基坑支护体系设计与基坑变形监测进行论述和分析。根据基坑周边环境的复杂程度,基坑采用分段设计。在临近既有建筑和道路侧,分别采用桩锚、微管桩＋土钉墙＋预应力锚索的复合土钉墙支护及土钉墙支护3种形式。从基坑开挖监测角度,对支护结构顶部水平位移进行监测,对周围建筑进行了水平、沉降位移的观测,并对土体深部位移进行了监测。通过对监测结果的分析,证明复合土钉墙可有效控制变形,但在快速开挖的情况下,土钉墙对该基坑变形的控制效果较差,通过监测,及时处理了支护结构存在的危险,避免了事故的发生,证明了基坑监测的必要性。     

某停车场深基坑支护方式的FLAC~(3D)模拟分析

目的为解决某停车场基坑不同支护方式的选择问题,对该基坑开挖状态的稳定性进行研究,为基坑工程设计与计算提供参考依据.方法运用岩土工程软件FLAC3D模拟某基坑在桩锚支护下以及疏排桩锚-土钉墙联合支护下的开挖状态,分析数值模拟所得的应力与位移等值线图.结果在桩锚支护下基坑土体最大水平位移约为15.5 mm,而在桩锚-土钉墙联合支护下,其最大水平位移增大到约21.4 mm.基坑的位移引起周围土体不同程度的沉降.结论该基坑土体位移的最大值出现在基坑边坡顶缘.桩锚支护与桩锚-土钉墙联合支护都能够有效地抵抗基坑土体位移,但桩锚支护的效果更好.     

土钉墙支护极限高度的有限元分析与拟合

利用地基极限承载力的有限元分析法求解思路分析基坑工程中土钉墙支护的极限高度,研究土钉墙支护的主要影响因素与极限高度之间的变化规律,具体包括地基土体黏聚力、内摩擦角、土钉长度、边坡坡角、地基土体弹性模量和复合土体弹性模量等因素.通过拟合分析方法,重点考虑地基土体黏聚力、内摩擦角、土钉长度、边坡坡角4个主要因素,提出计算土钉墙支护极限高度的经验公式,该公式在垂直开挖无支护情况下即为无支护下竖直陡坡的临界高度理论解.通过2个工程实例分析,证明了采用经验公式的计算结果与工程实际情况比较吻合,对基坑工程的设计和分析具有借鉴和参考价值.     

土钉墙在旌西苑工程基坑支护中的应用

结合旌西苑工程所处的地质情况,对德阳市区常用的基坑支护方案进行了对比和论证,并最终确定了在该工程深基坑支护中采用土钉墙支护。在土钉墙的具体设计计算中按土钉支护规范方法建立了南北两面基坑的计算模型,确定了基坑支护参数,验算了土钉抗拔承载能力,对内部稳定性及外部稳定性进行了验算,对基坑支护过程的变形进行了监测和分析。     

预应力锚杆复合土钉支护模拟研究

通过工程实例,采用数值分析的方法,模拟研究基坑开挖过程中预应力锚杆与土钉墙复合支护结构的受力性状、工作性能和作用机理,并在数值分析中利用强度折减法分析基坑开挖后的稳定性。     

地下水基坑预应力锚杆复合土钉支护的稳定性

为研究预应力锚杆复合土钉支护体系参数中土钉长度、倾斜角度、锚杆锚固段长度对基坑稳定性的影响,采用有限元方法,考虑地下水影响,建立基坑数值分析模型,通过强度折减法,研究预应力锚杆复合土钉支护与普通土钉支护在稳定性方面的差异.研究结果表明:预应力锚杆复合土钉支护土钉长度超过10 m时,对基坑稳定性影响效果显著;复合土钉支护土钉倾角由0°到15°改变时对基坑稳定性影响较大;锚固段长度的改变对基坑稳定性影响并不显著,当锚杆总长度及预应力值一定的情况下,存在锚固段与自由段长度的最优分配,使得锚杆施力最为合理,基坑最为安全.     

预应力锚杆复合土钉墙的侧向变形

为了研究土钉加预应力锚杆复合土钉墙柔性支护结构的侧向变形,通过考虑柔性支护结构中土体自身的抗侧移刚度,将土体简化为无数个连续分布的土弹簧模型,并考虑土弹簧刚度随土体的塑性发展而折减.基于基坑开挖产生的土压力由土体、土钉和预应力锚杆按刚度大小共同分担的假定,以及预应力以外荷载的形式作用到土体的假定,得到柔性支护结构中土体在自身所分担的土压力荷载、预应力和地面超载的共同作用下侧移变形的计算方法.采用有限差分软件FLAC3d对某一工程实例进行数值模拟,并与采用该方法计算所得结果进行对比,结果显示两种途径所得变形基本一致,表明该方法可以计算柔性支护结构的基坑侧向变形.     

基坑土钉支护边坡有限元稳定性分析方法探讨

针对基坑土钉支护开挖边坡的稳定性,应用强度折减法和滑面应力法2种有限元法对基坑边坡是否采用土钉支护获得的安全系数和滑动面形状进行了分析.采用土钉支护的基坑边坡,由于在强度折减时,仅仅对土体强度参数进行了折减,未考虑土钉自身的强度降低,因而,采用2种有限元方法得到了不同阶段下虽然安全系数一致,但滑动面形状和位置不同的结论.提出了将土钉支护对土体以及边坡的作用考虑进去,以实现土钉支护技术在项目工程施工中更具现实的理论意义的意见.     

复合土钉墙变形性能的三维弹塑性ADINA有限元分析

运用大型非线性有限元软件ADINA,模拟某深基坑土钉+水泥土搅拌桩复合土钉墙基坑开挖与支护的施工过程,建立了整体三维有限元模型,模型考虑了基坑的整体空间作用,克服了二维平面或局部的三维有限元模型分析的不足.分别得出了基坑的整体位移、开挖面的水平位移、坑后地面沉降的位移、坑底隆起的位移,并与现场实测值进行了对比.结果表明,计算值与实测值基本吻合,说明建立的非线性有限元计算模型和分析方法是可靠的,能够较好地运用于实际工程的分析和预测.     

锚杆+微型桩复合土钉支护基坑稳定的可靠性

考虑预应力锚杆、微型桩与土钉的共同作用,应用边坡极限平衡理论与圆弧滑动条分法建立了预应力锚杆+微型桩复合土钉支护基坑内部整体稳定性分析的功能函数与最危险滑动面的计算模型。将土体的力学参数作为随机变量,推导了功能函数对各随机变量的偏导数。利用改进的一次二阶矩法计算了预应力锚杆+微型桩复合土钉支护基坑内部整体稳定的可靠性指标,并分析了土体力学参数的变异系数对可靠性指标的影响。     

复合土钉支护中土钉内力实验

为了解土钉-预应力锚杆-微型桩复合土钉支护体系中土钉的受力情况,对北京市某复合土钉支护的深基坑工程中的土钉轴力进行现场原位实验,分析土钉轴力变化规律。结果表明：土钉受力具有时间效应与瞬时开挖效应,锚杆的张拉锁定可有效减缓上层土钉轴力的增长速度;土钉轴力的分布表现为两头小、中间大的特点,其峰值沿深度呈上下小、中间大的分布形式,最大峰值点位于基坑边坡中部;在坡脚附近,土钉最大轴力峰值点未出现在坡脚,而与坡脚有一定距离;喷射混凝土面层承受的侧向土压力较小,并随深度呈上下小、中间大的分布规律。     

基于协调变形的桩锚与土钉联合支护结构的设计计算

在桩锚与土钉联合支护结构的设计计算问题中,首先就要分析联合支护中桩锚结构和土钉结构所能承担的土压力.由于锚杆和土钉作用力的发挥依赖于基坑侧壁变形,因此研究桩锚与土钉联合支护结构中土压力的分配问题应考虑基坑开挖过程中侧移的发展进程,按协调变形来计算桩锚与土钉各自承担的土压力.通过对工程实例中基坑边壁侧移的计算,并与监测结果进行对比,验证了基于协调变形的联合支护结构的设计计算方法的合理性和工程适用性.     

复合土钉支护内力与变形的模拟分析

为研究复合土钉支护体系中各构件的协同作用机理,应用FLAC-3D软件对纯土钉支护、土钉-预应力锚杆支护、土钉-微型桩-预应力锚杆支护三种支护方式进行模拟分析。结果表明：锚杆的深层锚固作用使各层土钉的轴力相对于纯土钉支护明显减小,且距离锚杆越近的土钉轴力下降越明显;预应力锚杆的挤压作用使土体的可能滑裂面后移,滑移半径增大,基坑边坡的稳定性增强;微型桩的设置,增强了其周围一定范围内土体的强度,改善了开挖后土体的应力场和边坡的稳定性;设置微型桩超前支护后,土钉及预应力锚杆的轴力均下降,但下降幅度不大;在土钉支护中相继增加预应力锚杆和微型桩后,基坑的水平位移明显减少。     

FLAC-3D与理正软件在基坑支护设计中的应用

分析国外著名岩土软件FLAC-3D和国内的理正超级土钉支护设计软件各自的应用领域和特点。通过工程实例,努力探索二者优点的结合在基坑支护中的应用,并对支护后的基坑稳定性,以及加固结构的承载性能进行了分析。说明了二者结合应用在土钉支护中具有较强的实践意义。     

广元银河金岸深基坑支护及施工技术

由于地质条件的不确定性及复杂性,造成了深基坑工程的高风险性和高难度性。本文在综合分析广元银河金岸深基坑已有地质资料及场地周边环境的基础上,确定对研究区深基坑降水采用管井法,基坑支护则根据周边环境差异,分两段分别采用排桩+锚索和放坡+土钉墙两种方案进行支护设计,并对排桩+锚索、土钉墙和降水井施工要点进行了分析与探讨。     

下穿既有高速公路交叉工程中土钉墙的应用与研究

总结了工程实践所取得的一些设计经验,研究利用土钉墙的构成、优缺点和土钉墙的支护原理及地基处理等关键技术,解决了下穿既有高速公路交叉中的采用土钉墙进行路基支护的问题,使得下穿既有高速公路交叉工程性价比更高,具有较大的推广应用价值.