深基坑开挖及降水诱发邻近建筑物变形破坏机理及影响因素

为分析深基坑开挖及降水诱发地表不均匀沉降而引发邻近建筑变形、破坏机理,以广州某深基坑开挖—降水—开挖为例,从理论角度分析了同时考虑开挖和降水前后土体自重应力变化、渗流动水压力引起的有效应力变化以及止水帷幕对土体沉降约束作用时坑外土体沉降机理;借助三维渗流有限元模型分析土层-地下水-承台-桩相互平衡协调问题,探究建筑开裂...     

侧摩阻力约束下降水引起的地面沉降估算方法

将用于桩体负摩阻力分析的剪切位移法引入基坑降水引起的地面沉降计算中,研究了降水过程中止水帷幕与土体交界处的侧摩阻力对土体沉降的约束机制,以及侧摩阻力在土体中水平方向的传递规律,推导了侧摩阻力对土体沉降的约束位移,提出了考虑侧摩阻力影响的地面沉降量估算方法.实例分析结果表明：侧摩阻力对土体沉降的约束作用主要局限于距止水帷幕18 m的范围内;在土体与止水帷幕交界处,侧摩阻力对土体沉降的约束作用最显著;所提出的考虑侧摩阻力作用的地面沉降计算方法能够很好地预测降水期间地表沉降量的分布.     

悬挂式止水帷幕基坑降水引起坑外地面沉降计算方法

悬挂式止水帷幕的挡水效应能够减轻基坑降水对周边环境的影响,但帷幕插入深度与坑外地面沉降之间的定量关系尚不明确.本文基于有效应力原理,并根据渗流场和应力场的部分耦合关系,考虑地下水位下降引起的土体孔隙比和压缩指数变化,通过止水帷幕插入深度与水位降深的关系提出了不同止水帷幕插入深度下潜水含水层中基坑降水引起坑外地面沉降的计算方法.结合室内渗流模型箱试验对所提方法进行验证,结果表明地面沉降的试验监测结果与计算结果基本一致,从而为准确预测地面沉降和设计合理的止水帷幕插入深度提供了重要参考.     

考虑非饱和区变形的基坑降水沉降分析

传统的基坑降水渗流沉降耦合分析中,通常未考虑非饱和区的变形以及土体的非线性特征.本研究基于非饱和土有效应力理论,考虑土体孔隙特征及渗透性随应力状态的动态变化,建立了基坑降水饱和—非饱和渗流沉降耦合模型.利用Flex PDE软件编制计算程序,对一典型基坑降水模型进行了计算分析.分析结果表明,渗流—变形耦合效应会对地下水渗流场的分布造成一定影响,而孔隙度、饱和渗透系数变化对地面沉降的影响则具有时间效应;基坑降水初期,地面沉降速度较快,降水中应该引起格外重视.     

基于随机介质理论基坑降水引起地表沉降计算

针对基坑降水引起周边土层沉降问题,考虑到土体重度的变化和渗流力的影响,提出了一种以随机介质理论计算地表沉降量的方法。利用降水漏斗曲线对降水周边土层进行划分,基于有效应力原理和固结理论分析了降水前后土体重度和渗流有效应力的变化及微小土单元体压缩量,并通过随机介质理论计算基坑周围地表沉降量。以某基坑降水施工为背景,结合理论分析表明:计算方法得到的地表沉降分布与实测值整体上较为接近,在1.5倍开挖深度范围内精度较高,同时降水引起地面沉降也较大,1倍开挖深度处地面沉降最大值,约为25.53 mm;基坑降水引起周围土体重度的变化是影响地面沉降得主要因素,渗流力影响仅为15%。研究内容可为估算基坑降水引起地表沉降量提供参考依据。     

地铁车站止水帷幕对南京秦淮河古河道地下水流场的影响分析

以横穿秦淮河古河道的南京地铁1号线许府巷站为例,研究探讨了古河道含水层中设置大深度止水帷幕-地下连续墙前后以及不同止水帷幕插入含水层深度情况下地下水渗流场的变化规律.结果表明,在古秦淮河这一特殊水文地质条件下,地铁车站止水帷幕对地下水流场的影响比较严重,纵向影响范围达200 m以上;止水帷幕在墙前后引起一定程度的地下水头差,由此诱发附加土体沉降、地下结构物两侧不对称荷载或者其他工程灾害;止水帷幕插入承压含水层不同深度的情况下,地下水流场的变化规律各不相同,插入深度越大,影响越明显.     

考虑非Darcy渗流和自重应力的一维固结分析

基于饱和黏土中渗流的非Darcy特性和变形的非线性,考虑土体埋深和自重应力的影响,修正了Terzaghi 1维固结方程.为简化计算,建立了以有效应力为求解对象的非线性控制方程,并采用有限差分法建立隐式差分格式对方程进行求解.探讨了综合考虑土体渗流非Darcy特性、埋深、自重应力和变形非线性时的固结特性.计算结果表明:考虑土体自重应力时的孔压消散速率和地基沉降速率都要大于不考虑土体自重时的情况;综合考虑土体自重、非Darcy渗流特性和变形非线性的孔压消散速率和地基沉降速率都可能出现前期快于Terzaghi固结理论解而后期相反的情况.     

承压水地层悬挂止水帷幕坑内降水引起地表沉降解析

在含水层厚度较大时,从经济性考虑通常采用悬挂式止水帷幕降水。文章基于构建深基坑墙-井渗流系统,将降水引起的作用力等效为施加在上覆土层和承压含水层交界面处的附加力,引入Mindlin位移解,提出悬挂式止水帷幕条件下深基坑群井降水引起的地表沉降计算公式,适用于止水帷幕插入比大于0.6且抽水井插入深度相对较短的情形,探究了止水帷幕插入比、基坑内水头降深、基坑半径与承压含水层厚度之比对地表沉降值的影响。研究结果在合肥某高铁站站房工程承压水地层深基坑降水问题中得到较好的实际应用,为其他类似工程降水方案优化提供了参考。     

渗流作用对深基坑支护结构的影响分析

从地下水与土体的相互作用机理出发,结合有效应力原理,通过建立考虑渗流作用的有效应力法模型和不考虑渗流作用的总应力法模型,按考虑渗流和不考虑渗流两种情况下支护桩的位移、桩身弯矩和支撑轴力进行对比分析,结果表明,基坑降水开挖引起渗流场发生变化,以至于在地下水作用下土体应力发生改变,使得支护桩及支撑所受荷载也随之变化,导致桩体、支撑受力变大,位移也增加。     

富水圆砾地层局部止水帷幕作用下基坑开挖变形数值分析

富水地层中的基坑止水与降水是基坑工程的重难点,大量降水易造成地表不均匀沉降.依托甘肃省某基坑工程利用数值模拟和现场实测的方法,研究了富水圆砾地层下排桩-旋喷桩局部止水帷幕对基坑变形的影响.在验证模型计算准确性的基础上,分析了局部有无旋喷桩、旋喷桩嵌入深度对基坑渗流与变形的影响、传统与局部止水帷幕对限制基坑变形的差异.结...     

悬挂式止水帷幕室内模型试验研究

为了准确揭示设置悬挂式止水帷幕条件下基坑的控水规律,采用自行设计研制的模型试验箱开展了室内地下水渗流模型试验,研究帷幕插入深度对基坑内涌水量、降水影响半径、基坑外水位降深和地表沉降的影响.试验结果表明:以基坑内涌水量、基坑外水位降深和地面沉降为评价指标,帷幕插入深度在90~100cm之间,悬挂式止水帷幕的控水效果较好;以降水影响半径为评价指标,帷幕插入深度在80~90cm之间,悬挂式止水帷幕的控水效果较好;坑内与坑外水头损失占总水头损失的比值接近1∶1,帷幕底部小范围内的水头损失占比很小,受帷幕插入深度的影响也比较小.试验结果可为悬挂式止水帷幕的基坑降水设计提供参考依据.     

悬挂式止水帷幕深基坑分级降水开挖变形特性

在地下水丰富且发育有深厚的透水层的地区,考虑到施工难度以及经济性因素,深基坑的隔水设计往往采用悬挂式止水帷幕.基于佛山地铁某深基坑变形实测资料,采用ABAQUS建立三维流固耦合模型,考虑分级降水开挖的实际工况,研究开挖过程中悬挂式止水帷幕基坑的变形规律.结果 表明:地连墙变形在开挖的各个阶段均呈“中间变形量大,两侧变形量小”的鼓胀形.最大侧向位移点在开挖的各个阶段均位于开挖面附近,随开挖深度的增加呈下移趋势.地连墙墙顶位置容易朝着坑外发生变形.坑外地表沉降曲线呈“凹槽”形,随着开挖深度的增加,最大地表沉降点逐渐远离基坑.在基坑开挖过程中,软土层开挖扰动引起的地表沉降呈减小趋势,由坑内降水引起的地表沉降呈增加趋势,由降水引起的沉降可达总沉降量的一半以上.回灌前后坑外地表沉降分布规律基本一致,均呈“凹槽”形,采取回灌措施可在一定程度上控制悬挂式止水帷幕地表沉降变形.     

基坑降水对下卧地铁盾构隧道的影响

结合某公寓基坑工程,针对地铁盾构隧道下穿该基坑的复杂环境条件,首先采用简化大井法计算帷幕失效(工况一)下基坑降水坑外地层的水力坡降曲线,采用二维有限元渗流法计算帷幕有效(工况二)下基坑降水坑外地层的水力坡降曲线;接着采用分层总和法计算基坑降水引起地铁盾构隧道的附加沉降,分析基坑降水对下卧地铁的影响.结果表明:(1)考虑截水帷幕失效与有效两工况下,基坑降水引起下卧地铁盾构隧道右线中轴线处水位降深分别为4.2 m、1.5 m;(2)考虑截水帷幕失效与有效两工况下,基坑降水引起下卧地铁盾构隧道右线、中轴线底部最大沉降分别为-2.83 mm、-1.3 mm,均满足轨道交通安全运营的要求.     

基坑降水引起坑外建筑桩基均匀沉降的计算方法

基坑降水引起坑外既有建筑桩基沉降过大的工程案例时有出现。基于基坑降水引起坑外建筑桩基沉降产生的机理分析,分析了基坑降水引起坑外地下水水位的变化规律,建立了计算桩基均匀沉降的地下水位简化计算方法以及有效自重增量计算方法,给出了详细的基坑降水引起坑外桩基均匀沉降的计算步骤。以扬中某基坑工程为例,说明了该方法的可行性和合理性,为基坑降水预测周边建筑的桩基沉降提供了有效且简便的方法。     

工程降水引起作用在基坑支护结构上的侧压力改变研究

基坑降水将引起土的性状，地下水的天然状态以及土的有效应力的改变。这些变化对作用在支护结构上的侧压国产生一定的影响。