非对称开挖局部构件失效对支护体系的影响

针对非对称开挖基坑长度方向由局部破坏引发的基坑连续性倒塌问题,利用三维有限元软件PLAXIS 3D,采用构件拆除法对非对称开挖基坑局部构件失效情况下整体支护体系的响应进行了分析。结果表明:支撑失效后,位于失效区的桩产生卸荷效应,土压力降低,而邻近失效区反之,最近的未失效支撑处桩身弯矩增加较大;在支护桩失效后,失效桩同侧的未失效桩桩后土压力和弯矩显著上升,异侧减小;深侧桩通过支撑对浅侧桩产生向基坑外的推挤作用,深侧桩失效后,浅侧桩出现反推挤现象;土体最大沉降量浅侧较深侧小,沉降量随失效桩数增加愈来愈大而沉降范围基本不变;挖深差愈大土压力变化系数及弯矩传递系数愈大;挖深分界线改变对土压力及桩身弯矩影响均很小。提出了考虑连续性破坏时对支护桩配筋弯矩放大以提高支护结构冗余度的设计方法。     

高水压条件下盾构隧道开挖面极限上限法研究

基于极限分析上限法,首次推导了高水压下维持均质土隧道开挖面稳定的最小支护压力解析解公式.并利用土层厚度加权平均法,对多层土体参数和水压力进行了简化分析,从而可将上述解析解公式应用于多层土越江隧道开挖面稳定性评价中,可为越江盾构隧道推进工程中估计前方支护压力的参考.最后,结合上海长江隧道和南京长江隧道实例,利用推导的解析解公式对越江隧道开挖面极限支护压力进行了计算,并将计算结果与前人研究和工程实际进行了对比分析.     

水泥土桩复合土钉支护的失稳破坏及稳定性验算

土钉支护的特点是随挖随支,其锚固体强度随时间逐渐提高,在继续开挖过程中,基坑临空高度持续加大,使基坑边壁发生相应侧移变形,土钉开始发挥作用,因此其对施工开挖速度有较为严格的限制。水泥土桩复合土钉在施工过程中,由于水泥土桩强度和刚度的预先形成,限制了开挖施工阶段的失稳破坏,并使基坑边壁的直立开挖高度相应提高,在继续开挖和土钉施工过程中基坑边壁的侧移特征、土钉应力的分布特征均发生变化,因此水泥土桩复合土钉支护结构的失稳破坏及设计计算模式相应发生变化。本文基于水泥土桩的强度和刚度对土钉支护结构的影响,分析研究了水泥土桩复合土钉的失稳破坏特征,及稳定性验算要求,为建立水泥土桩复合土钉的设计计算理论奠定基础。     

非对称荷载作用下装配式可回收支护开挖数值分析

目的研究在非对称荷载作用下装配式可回收支护结构基坑在开挖过程中支护结构的受力变形特性.方法依托郑州市某顶管工程,运用有限元软件ABAQUS模拟非对称荷载条件下装配式可回收支护基坑开挖全过程,分析支护结构的水平位移及受力.结果基坑开挖完成后,非对称荷载侧桩体水平位移及弯矩均不一致,荷载较大侧桩顶位移和桩体上部弯矩更大.随着较大侧荷载的增加,同侧桩体上部的坑内位移量及弯矩值相应增大,冠梁和第1层腰梁在非对称荷载两侧的轴力分布及大小有明显差别.结论 荷载较大侧的支护结构变形较大,受力情况复杂,施工时应重视并密切监测.     

盾构隧道开挖面对数螺旋破坏模式研究

利用水土压力统一计算理论,将盾构隧道开挖面涉及的水土压力分算参数和合算参数转变为统一参数,该方法可应用于土层为砂土和黏土的情况,特别适用于土层为黏质粉土及粉质黏土的情况.基于上述计算的统一参数和极限分析上限法,推导了考虑水压影响的开挖面对数螺旋破坏模式的极限支护压力解析解公式;并利用土层厚度加权平均法,对多层土体参数和水压力进行了简化分析,从而可将上述解析解公式应用于多层土盾构隧道开挖面稳定性评价中.结合上海长江隧道实例,利用推导的解析解公式对盾构隧道开挖面极限支护压力进行了计算,并将计算结果与前人研究进行了对比分析.结果表明:所建立的开挖面对数螺旋破坏模式可应用于盾构隧道开挖面稳定性评价中.     

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.     

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.     

双排桩加斜撑结合支护下基坑开挖及变形数值模拟分析

针对双排桩加斜撑结合支护下深基础连续开挖施工过程,基于Madias三维有限元分析软件,建立双排桩加斜撑结合支护下基坑开挖三维有限元仿真计算模型。对其开挖过程中的水平位移及基坑中心隆起进行模拟计算,并与实测结果进行比较。计算结果表明, MADIAS计算模型能够较好地模拟基坑开挖过程及其变形,最后,结合施工结果讨论计算分析的可靠性。     

浅谈桩＋竖向斜撑在深基坑支护中的应用

基于工程实例,详细介绍了桩＋竖向斜撑支护型式的具体应用,阐述了此种支护型式关键施工工序为“先撑后挖,再撑再挖,分层分段开挖”。通过分析变形监测数据,指出了土方开挖2／3深度至坑底的工况是基坑支护控制坡顶位移的关键工序,提出了分三个标准进行土方开挖的建议。监测斜撑轴力变化,强调了斜撑应尽量设置在靠近土压力合力点位置上。     

深基坑桩锚支护体系非极限主动土压力演化特征与计算模式

针对基坑工程中桩锚支护结构土压力计算的复杂性和准确性问题,采用室内模型试验的方法,得到非极限主动土压力的3个演化特征:即土压力与水平位移呈现一定的线性特征;开挖工况与土压力动态变化密切相关;桩锚支护结构的临界位移值较刚性挡墙要小.依据上述演化特征给出近似假定条件,借助线性内插方法构建出能够考虑开挖工况影响的非极限主动土压力计算公式.将同类计算方法概化为凸优化理论中的线性规划模型,提出一种预估非极限主动土压力的加权组合计算模式.通过工程实例验证,该计算模式较经典土压力理论的计算精度更高.     

近接开挖与列车振动对既有铁路隧道的沉降影响研究

选取不同近接距离基坑开挖来研究隧道的沉降变化规律,利用激振荷载经验公式来模拟高速列车的轮-轨激振力,并运用有限差分动力分析方法分析不同距离基坑开挖作用下隧道衬砌结构的车振动力响应.结果表明:近接基坑开挖会造成隧道掌子面的非对称变形,离开挖中心越近非对称变形越明显;随着近接开挖距离的增加,这种非对称变形逐渐趋于缓和,其中隧道靠近开挖侧的隧道拱脚、拱腰和拱顶区域可作为施工期间既有隧道的重点监测部位;隧道左右两侧帮底部区域相对拱顶区域而言受到列车振动影响较大,列车靠近开挖侧行驶时隧道衬砌结构动力响应比远离开挖侧行驶时大.     

考虑变形影响的基坑动态支护设计

基坑支护设计中,设计人员面临的最大问题就是土压力的计算,不同的设计规范之间对于土压力的计算有较大的差异造成设计结构不够准确、统一。而且,由于土压力受很多因素的影响其大小并不是一成不变的,对基坑支护的安全形成重大的隐患。本文针对土钉支护的基坑,考虑了基坑开挖过程中的基坑位移及土钉支护结构的变形量对土压力造成的影响,重新定义考虑基坑水平位移及支护结构变形的土压力的计算及分布形式并结合了实际的工程验证了其在工程上的适用性。     

考虑基坑位移及支护变形影响的土压力计算方法

基坑支护设计中,设计人员面临的最大问题就是土压力的计算。不同的设计规范之间对于土压力的计算有较大的差异,造成设计结构不够准确、统一。而且,由于土压力受很多因素的影响其大小并不是一成不变的,对基坑支护的安全形成重大的隐患。针对土钉支护的基坑,考虑了基坑开挖过程中的基坑位移及土钉支护结构的变形量对土压力造成的影响,重新定义考虑基坑水平位移及支护结构变形的土压力的计算及分布形式,并结合了实际的工程验证了其在工程上的适用性。     

帽型钢板桩挡墙土压力分布离心模型试验

采用离心模型试验模拟了帽型钢板桩挡墙支护的基坑开挖过程,研究了钢板桩挡墙两侧土压力分布的变化规律,并与等效截面刚度的平板挡墙支护开挖试验进行了对比,分析了钢板桩挡墙迎土面的起伏几何形状对土压力分布的影响.试验结果表明,钢板桩挡墙的截面形状影响其后土压力分布,相同高程处钢板桩挡墙凹凸部分的土压力不相等,大小关系与其位移模式有关.当墙体远离土体运动时,迎土面凹处土压力大于凸处,当墙体靠近土体运动时,凹处土压力则小于凸处.随着基坑开挖深度的增加,墙体变形模式产生变化,导致钢板桩挡墙两侧土压力的时空分布在不同埋深处也有所区别.     

考虑尺寸效应的小尺寸深基坑土压力与变形计算分析

基坑侧壁土压力分布是深基坑支护设计的主要依据,对于进行支护结构设计具有重要的指导作用。本文主要考虑尺寸效应对基坑土压力与变形的影响,建立小尺寸深基坑主动土压力计算模型。通过假定滑裂面并采用极限平衡理论进行土压力计算。然后,借助PLAXIS 3D有限元软件建立不同平面尺寸与深度的基坑三维有限元模型,进行基坑侧壁土压力与变形计算。根据计算结果得出不同平面尺寸的基坑土压力与水平侧移变化规律。并将有限元计算结果与朗肯主动土压力理论计算结果进行对比。受尺寸效应影响,小尺寸深基坑的土压力减小,剪切破裂角不再是定值45°+φ/2。研究结果将丰富小尺寸深基坑土压力计算理论,为此类基坑的支护设计提供参考。     

水位波动条件下盾构极限支护压力半解析研究

为研究潮汐作用对盾构隧道开挖的影响,采用有限元软件COMSOL建立三维数值模型,得到水位波动条件下盾构隧道开挖面前的渗流场变化规律,发现粉土地基中的渗流存在幅值衰减与相位滞后现象.将计算所得渗透力应用到"楔形体—棱柱体"极限平衡模型中,计算并分析开挖面极限支护压力在水位波动条件下的变化特征,发现极限支护压力的波动与隧道埋深比、土层性质、边界水位波动等因素相关.随着隧道埋深比的增大和波动周期的减小,极限支护力的幅值衰减与相位滞后更为显著.潮汐作用下的极限支护压力最大值比最高潮位稳态渗流情况要小,支护力的最大值与最高潮位出现的时间不一致.     

桩锚与土钉联合支护结构的土压力分配机制

桩锚与土钉联合支护结构在控制基坑边壁侧移变形,减小环境影响,降低基坑支护施工难度,加快施工速度等方面具有明显技术优势,并在实际工程中得到成功应用,是目前常用的基坑支护形式之一.本文在比较桩锚与土钉各自技术特点基础上,分析研究了桩锚与土钉联合支护在基坑开挖施工过程中受力变形的发展过程,提出了联合支护结构中土压力的分配机制,为桩锚与土钉联合支护结构的设计计算提供了理论保证.     

排桩支护明挖隧道基坑桩侧极限抗力系数研究

为了研究单排桩支护明挖隧道基坑桩侧土抗力系数特性,首先,建立了考虑桩侧土体受力状态的基坑桩侧土压力力学模型和位移模式;其次,根据虚功原理和位移场模式,建立排桩支护明挖隧道基坑桩侧土体功和速度场计算公式,引入极限上限方法,提出了考虑桩-土界面粗糙度系数的排桩支护明挖隧道基坑排桩的水平承载力系数计算方法,将该方法应用于计算实例,通过与已有理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;最后,利用本文建立的方法,分析了桩间距、桩-土接触面系数以及埋置深度对基坑排桩水平抗力系数的规律.结果表明:排桩的水平承载力随着桩距的减小而减小,直到达到一个最小值.排桩的水平承载力系数Np随着桩-土界面粗糙度系数α的增大而增大;当桩-土界面粗糙度系数α一定时,水平承载力系数Np随着埋置深度的增加而增加,当埋置深度率Z/D7时,水平承载力系数Np随着埋置深度的增加趋于定值.     

北京地铁车站深基坑主动土压力实测研究

土压力的大小与分布是深基坑支护结构设计的重要问题。基于北京地铁车站的土压力实测结果,研究主动土压力随基坑开挖的变化规律,进而分析主动土压力的分布模式与合力作用点的位置,并与国内类似工程进行对比。研究结果表明:基坑开挖过程中,主动土压力先增加后不变,在桩后近似呈梯形分布,转折点位于桩顶下14m处;合力作用点位置几乎不随基坑开挖深度而发生变化;实测主动土压力小于理论值,其原因与理论计算方法、土体固结、围护结构刚度与变形以及施工因素有关。研究结果对认清桩后侧主动土压力变化规律有重要意义,并可为类似工程提供参考。     

地下空间开发中的岩土工程关键技术

城市建设为地下空间开发提供了广阔的前景和强大动力,同时也给岩土工程学科提出了严峻的挑战.地下空间开发不可避免地涉及基坑开挖支护、桩土相互作用、深基础抗浮以及埋深基础的变形等诸多岩土工程关键技术问题.抓住上述问题与传统问题的不同点,在指出问题特殊性的同时,对每个问题的主要影响因素进行分析.在基坑开挖支护方面提出了能够考虑位移变化的土压力计算方法,在桩土相互作用方面提出广义复合桩基理论,实现桩、土承载分担比的明确化,在深基础抗浮方面通过试验证明实际的水浮力比理论值小,并提出考虑基础底板受力的抗浮设计方法.在埋深基础的变形方面指出开挖卸荷引起的应力计算方法的特殊性,并提出考虑回弹和固结的基础沉降计算方法.通过上述具体研究得到了一些有益的结论,为当前风靡的地下空间开发提供技术指导和安全保障.