各向异性软土深基坑坑底抗隆起稳定性分析

基于软土深基坑极易发生坑底隆起破坏的现状,采用Casagrande各向异性强度理论,利用极限平衡方法,针对圆弧滑动破坏模式,考虑土体各向异性特征,推导软土深基坑坑底抗隆起稳定性的分析公式.同时,对推导所得的公式进行基坑开挖空间效应和时间效应修正,在此基础上,结合典型的基坑坑底隆起破坏实例对推导所得的坑底抗隆起稳定性分析公式进行对比分析和验证.研究结果表明:同时考虑土体各向异性和基坑开挖时空效应的坑底抗隆起稳定性分析公式更加合理,对软土深基坑工程的设计和分析具有借鉴和参考价值.     

考虑承压水影响的基坑抗隆起稳定性上限分析

考虑基坑底部的承压水作用效应,假定Prandtl土体滑移破坏形式,采用极限分析的上限定理建立了基坑抗隆起稳定性分析方法及其验算公式,讨论了承压水头大小、不透水层厚度以及挡土墙插入深度等因素对于基坑抗隆起稳定性的影响.工程实例的计算结果表明,坑底承压水对于基坑抗隆起稳定性的影响不可忽视,承压水头越大,基坑抗隆起稳定性安全系数越低.将本算法与传统算法的结果进行了对比,该方法能够体现出承压水对软土基坑稳定性所产生的风险.     

近接既有结构深大基坑隆起变形控制——以天津地铁5号线思源道站接建地下空间工程为例

现行基坑支护规范抗隆起主要验算支护结构的稳定,无法满足拓建工程对基坑隆起变形的严格要求。从力学平衡和刚度控制的角度,阐明了深大基坑隆起的力学机理和隆起荷载的计算方法,提出了控制基坑隆起的新途径。研究表明：基坑隆起荷载与支护结构的入土深度、基坑深度、基坑宽度、土体内摩擦角和土体重度等因素有关;将基坑隆起问题转化为坑底加固土层的平衡问题,可以作为拓建工程基坑隆起控制的计算方法;坑底土体刚性加固和抗拔桩是控制基坑隆起变形的重要措施,坑底加固和抗拔桩应在基坑开挖前实施。     

一种新型基坑支护结构的力学性能分析

水泥土预应力支护桩墙工法(HCMW工法)是在SMW工法的基础上发展起来的基坑支护新方法,该方法具有抗弯能力好、止水性强、对周围土体扰动小等优点。结合工程实际,从工况力学分析、地表沉降量、抗倾覆稳定性验算、整体稳定性验算、抗隆起稳定性验算等角度对HCMW工法的支护规律和效果进行研究,结果表明:支护结构的水平位移在加撑前后有较明显的变化,从地表到坑底呈现逐渐减小的趋势,由于开挖时土体卸载,导致侧支护土体的压力减小,在开挖范围内向基坑移动导致基坑下部土体位移减小,一般出现在距坑底0～2m的范围;基坑周围整体沉降量和距坑边距离呈抛物线状,基坑的最大沉降量为18mm,发生在距离坑边5.6m的位置;最后,对基坑抗倾覆稳定性、整体稳定性和抗隆起稳定性进行验算,得到其稳定安全系数分别为1.974、1.386和2.793,均大于规范规定的安全系数,满足安全要求,表明HCMW工法具有较好的支护效果。     

深基坑隆起稳定性的模糊概率分析

深基坑工程的坑底隆起稳定性受多种随机性与模糊性因素影响．将模糊概率和可靠度分析法结合起来,引入了深基坑隆起破坏分析的普朗特尔公式,通过实例分析,计算了深基坑隆起失稳的模糊破坏概率和模糊可靠度．结果说明,模糊随机方法能够合理地反映基坑的实际稳定性．     

考虑围护结构强度折减的基坑坑底隆起稳定分析

基坑坑底隆起稳定验算是基坑设计最重要的问题之一,坑底隆起失稳破坏伴随着土体和围护结构失效.然而目前基坑稳定常用的分析方法,强度折减有限元法,在已有研究和实践中却仅折减土体强度,未对围护结构强度进行折减,这与强度折减法的计算理念不统一,且与实际基坑的破坏模式有一定差异.因此本文提出同时折减土体抗剪强度和围护结构抗弯强度的强度折减有限元法.进而通过建立大量的数值模型,对比了考虑与不考虑围护结构抗弯强度折减的计算结果,并与圆弧滑动法进行了对比分析.最后基于实际工程案例分析了新方法的应用效果.分析结果表明,不折减围护结构抗弯强度将高估基坑的坑底抗隆起稳定安全水平,验证了采用强度折减有限元法时同时折减土体强度和围护结构抗弯强度的必要性.     

考虑工程桩影响的软土深基坑抗隆起稳定性分析

深基坑坑底工程桩的存在不可避免地会对深基坑开挖的性状产生一定的影响,考虑工程桩的存在对深基坑开挖变形和抗隆起稳定性的影响研究尚不多见.设置坑底有工程桩和无工程桩两种情况,采用强度折减有限元法对软土深基坑抗隆起稳定性进行对比研究,分析基坑宽度、坑底软土层厚度、地连墙插入深度和坑内工程桩对基坑变形和抗隆起稳定性的影响.结果表明,考虑工程桩时基坑抗隆起稳定性明显高于无桩时的情况,基坑宽度对抗隆起稳定性的影响并不明显,坑底软土层厚度、地连墙插入深度、桩间距和桩长都能在一定范围内对基坑变形和基坑抗隆起稳定性有较大影响,而超过一定范围后影响并不明显,因此需要合理选取工程参数.     

承压水地层管廊基坑开挖变形特征及抗突涌稳定性分析

管廊穿越富水软弱地层时,对其安全建设产生了不容忽视的影响。为了研究富水地层管廊基坑开挖变形的稳定性,依托济南新东站开源路富水地层管廊基坑工程,分析影响基坑开挖变形的关键因素,提出基坑周边土体变形破坏影响因素的敏感性评价指标,建立基坑底板抗突涌稳定性系数及隔水层临界厚度公式。结果表明:随开挖深度和承压水头增加,水平位移具有分层现象,深层呈“月牙形”,最大变形位于基坑底部两侧下部,呈现向桩后和基坑中心靠拢趋势;地表沉降呈凹槽形,从基坑边向两侧呈先增大后减小趋势,而隆起变形越靠近基坑中心越大,施工中应注意基坑底部两侧向中间过度时出现的较大隆起值。基坑周围土体变形破坏影响因素指标敏感性大小依次为开挖深度、加固厚度和承压水头,施工时要适当采取降水措施,预留足够的隔水层厚度,加固坑底以增强其稳定性,更要适当控制基坑开挖深度;与传统法相比,考虑土体抗剪强度所计算的基坑抗突涌稳定性系数较大,隔水层临界厚度较小,与现场情况更加吻合。     

考虑支撑作用的深基坑整体稳定性可靠度分析

以往对带支撑的深基坑整体稳定性分析时,相关的基坑工程规范并未考虑支撑的作用,这势必会造成安全系数值或可靠度指标值与实际不符.针对这一问题,结合可靠度优化算法,建立可考虑支撑作用的优化模型,分析支撑对基坑整体稳定性的有益作用以及支护桩嵌固深度均值和变异性对可靠度指标的影响.结果表明,考虑支撑作用的整体稳定性可靠度指标值明显提高,失效概率大大降低,而安全系数增幅较小;嵌固深度的均值和变异系数对可靠度指标有显著影响.在进行基坑设计时,采用可靠度分析方法计算的支护桩嵌固深度较安全系数设计法更为经济合理.     

基坑开挖扰动变形特征及控制效果模拟分析

坑中坑的开挖对于基坑的稳定性有诸多方面的影响,内坑的开挖会造成土体回弹,引起基坑土体抗力的损失,降低基坑的整体稳定性。运用FLAC^3D对合肥恒大中心C地块坑中坑式基坑进行了开挖与支护模拟,计算采用摩尔-库伦本构模型,通过模拟计算得出了基坑应力、桩基应力、桩锚应力,验证了基坑中外坑和内坑最易失稳破坏区域,并对利用负泊松比(negative Poisson’s ratio, NPR)锚索对该类基坑进行加密支护的控制效果进行了评价。通过施加位移监测得到了不同开挖阶段基坑地表位移、坑中坑底部位移、以及坑中坑周围土体位移,确定了基坑极易发生破坏的区域以及滑动面位置,建立了坑中坑物理模型,并验证了数值模拟的正确性,研究结论可为类似工程条件基坑的开挖及加固提供理论支撑和实践基础。     

窄长基坑隆起破坏模式及其稳定性分析

通过运用基于极限分析的Limit State:Geo软件及应力应变ABAQUS软件模拟基坑的破坏性状。对比分析两者的结果,假定窄长基坑的破坏模式,根据假定的基坑破坏模式计算匀质无支撑窄基坑的安全系数;并对新破坏模式的参数进行了分析。对某工程实例进行抗隆起安全系数计算;并与汪炳鉴-夏明耀曲线滑动法进行对比。通过初步工程应用对比分析,证明了所建议的破坏模式方法有可行性和工程实用意义。     

基于改进遍布节理模型的岩石基坑开挖稳定性数值分析

为解决现有研究针对开挖于层状岩体中且边坡含高倾角外倾结构面的岩石深基坑开挖稳定性的研究相对欠缺的问题,本文依托徐州市地铁3号线南三环站基坑工程,通过对FLAC3D中既有遍布节理模型的改进,得到了可同时考虑层状岩体变形和强度各向异性的横观各向同性弹塑性遍布节理模型,基于该本构模型采用数值模拟分析的方法对不同岩层倾角条件下基坑及围护结构的变形情况进行了模拟分析。结果表明：地面沉降最大值和围护桩的最大水平位移均受岩层倾角影响,当岩层倾角为50°时上述量值最大。为定量分析岩层倾角影响下围护桩的变形规律,对模拟结果进行了数据拟合,获得了围护桩最大变形与岩层倾角的理论关系。强度折减计算结果表明,岩层倾角为50°时基坑开挖完成后的安全系数最低,并获得了不同岩层倾角下基坑开挖完成后边坡的安全系数分布及基坑边坡的潜在破坏面形式,给出了依托工程围护桩的桩间距优化建议。     

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。     

MC桩组合支护结构在淤泥质土基坑工程中的应用分析

结合某淤泥质土环境基坑支护工程实例,采用有限元数值分析方法,探讨水泥土桩与混凝土桩组合支护结构（MC桩）力学变形特性,包括MC桩截面参数对支护结构水平位移、地表沉降以及坑底隆起量影响．研究结果表明,MC桩组合支护结构在淤泥质基坑中,有利于控制基坑变形,增加基坑稳定性;M桩挡墙宽度对减小支护结构变形效果明显,增大墙宽可以减小墙身弯矩以及支护结构墙体倾斜变形并且可降低坑底隆起量和坑外地表沉降量．而且,在同挡墙宽度情况下,有无C桩对控制支护结构变形和基坑变形也有很大的作用．     

深厚软土区基坑悬浮式水泥土框架支护结构设计

以某深厚软土地区基坑支护为例,设计悬浮于软土中的水泥土框架作为基坑支护结构,兼顾解决软土基底的施工困难。在选择挡墙宽度、嵌固深度、坑内加固土体厚度等设计参数作为因素进行正交试验的基础上,完成基坑设计参数优选,可为类似基坑设计提供有益的参考。在深厚软土地区基坑支护工程中,利用坑底加固土与基坑侧壁重力式挡墙组合形成"悬浮"于软土层中的水泥土框架支护结构,能够有效控制基坑变形,保障施工过程中的基坑稳定。引入正交试验表安排基坑设计试算方案,可有效减少试算次数,提高基坑设计的效率。通过对试验结果进行方差分析可知,在深厚软土地区"悬浮式"水泥土框架支护结构中,坑底土体加固厚度对控制基坑的变形发挥极其重要的作用;其对墙顶水平位移、墙顶竖向位移和坑底隆起的贡献均超过80%。     

承压水基坑突涌机制离心模型试验与数值模拟

软土地区的深基坑工程,在承压水作用下容易发生管涌、流土和隔水层整体顶升等形式的突涌破坏.结合紧邻地铁枢纽深大基坑工程,设计了基坑突涌离心模型试验,模拟不同承压水位作用下黏性土体隔水层突涌状态,并建立有限元数值模型,分析试验水位压力下坑底土体的应力应变机制.离心模型试验和数值模拟结果表明,在承压水压力作用下,坑底隔水层产生向上的隆起变形,并且基坑中间位置变形量大,随着水位的升高,土体变形曲率增大;基坑围护墙附近的隔水层土体剪切应变大于体积应变,而隔水层与承压含水层的界面处体积应变较大,产生水压楔裂作用并形成有效应力为零的区域;黏性土体隔水层在剪切效应与界面楔裂效应的共同作用下,发生整体顶升破坏.