某深基坑开挖过程的三维数值分析

本文运用有限差分软件FLAC^3D对某地铁车站基坑开挖与支护进行了模拟计算,分析了基坑开挖过程中围护结构变形、坑底隆起、地表沉降和相邻高架桥桩体的变形规律。结果表明：在深厚的粉细砂层中,地连墙变形有明显的“踢脚”现象;基坑由于开挖卸荷会导致明显的基坑隆起;坑外地表沉降影响范围主要在开挖深度的一倍范围内;基坑开挖也会引起相邻高架桥桩的侧向变形,最大侧移发生在开挖面附近。计算得到的地连墙和高架桥桩的侧向变形规律与已有文献的实测沉降规律基本一致,验证了计算结果的正确性。分析结果为类似工程设计与施工提供了有益参考。     

考虑渗流应力耦合作用的深基坑开挖变形研究

基于土体渗流应力耦合效应及本构理论,针对某场地地下水埋深较浅、粉质黏土和粘土分布较厚的深基坑工程建立了相应开挖支护三维有限元模型.通过室内试验测定了基坑土体的修正剑桥本构关系参数并将修正剑桥本构关系应用于基坑开挖支护的数值模拟分析中.分别研究了基坑开挖过程中有无渗流-应力耦合效应的基坑整体变形、支护结构位移、坑外地表沉降及坑底回弹情况.研究结果表明:1含水粉质黏土和粘土采用修正剑桥本构关系较合适;2考虑渗流应力耦合作用时基坑支护结构水平位移、坑外地表沉降及坑底回弹量分别是未考虑渗流应力耦合作用时的0.57倍、0.07倍、0.59倍,基坑开挖变形应充分考虑渗流应力耦合作用;3坑底超前降水能显著减小坑底隆起.     

深基坑土钉支护整体三维有限元分析

运用非线性有限元软件ADINA,建立了一个深基坑土钉支护结构整体三维有限元模型.研究了土钉的轴力、开挖面水平位移、坑后地面沉降、坑底隆起.结果表明:在纯土钉支护结构中,中部土钉受力最大,最大开挖面水平位移出现在开挖面顶部,坑后地表沉降曲线呈"勺子"形状,最大沉降值处距基坑边的距离约为1倍的开挖深度.     

长江漫滩地区深大基坑开挖工程半逆作半顺作法研究

针对长江漫滩高承压水地基,以南京市某工字型地下6层地铁换乘站基坑为依托工程,采用FLAC3D三维有限差分软件,分别对半顺作半逆作开挖法和明挖顺作法进行数值模拟,分析了基坑开挖及降水的应力渗流耦合作用对周围地表沉降、连续墙侧移和支撑轴力的影响。结果表明:1)长江漫滩高承压水地基深基坑开挖工程,地表沉降值和连续墙变形值均较大;2)工字型深基坑开挖工程,地表沉降、连续墙侧移最大值出现在上下横边中点处;3)半顺作半逆作法的地表沉降、连续墙侧移、横向支撑轴力值均小于明挖顺作法,更有利于控制基坑侧壁变形,降低基坑开挖风险。     

复杂环境下多种支护结构并存的深基坑监测分析

南宁市九州国际深基坑采用桩撑以及桩撑锚联合支护等多种支护体系,其周边环境非常复杂,文中针对基坑支护桩深层水平位移、地表沉降、环梁支撑轴力、建筑物沉降等监测数据进行分析,得出了以下结论:深基坑变形情况与基坑周边环境有关,临近道路和建筑一侧变形较大;桩顶锚索能有效控制基坑顶部水平位移,环梁内支撑能有效控制基坑深层水平位移;支护桩深层水平位移图线大致为弓形,最大侧移小于软土地区的统计结果,车辆荷载会加剧蠕变效应,增大侧移;最大地表沉降与支护桩顶侧移密切相关;周边建筑在发生沉降的同时向坑内倾斜;立柱的隆起受开挖面积和开挖时间影响较大;环梁支撑轴力值表现为环撑角撑辐射撑,支撑体系均能满足围护结构变形控制指标要求。研究结果可为同类深基坑设计提供参考。     

微型桩与复合土钉墙联合支护的施工力学行为

为进一步研究复杂环境下复合土钉墙的施工技术措施,以微型桩预应力锚杆复合土钉支护结构为研究对象,运用ABAQUS进行数值模拟,得出开挖过程中的侧向变形、坑底隆起和地表沉降曲线及土钉(锚杆)轴力图,并据此提出环境保护技术。分析结果表明:(1)随着开挖深度的增加,侧向位移向基坑内凸起,呈"鼓肚"形,最大位移出现在0.7倍开挖深度附近;(2)坑底隆起量由坡脚位置向基坑中部逐渐增加,中部隆起量最大,坡脚隆起量较小;(3)坑外地表沉降呈"勺"状,沉降的最大值发生在桩后1.4倍开挖深度附近;(4)微型桩的设置使得锚杆轴力降低幅度很大,最大值约62.16%;(5)"动态化设计"与"信息化施工"可以监测与指导复杂环境下复合土钉支护结构的设计和施工。     

天津地铁6号线车站深基坑开挖下围护结构及墙后地表变形特性分析

依托天津地铁6号线金钟街站深基坑工程,采用FLAC3D对基坑开挖及支护全过程进行数值模拟,并对其关键影响因素及墙后地表和地连墙变形的相关性进行系统分析.研究结果表明:随着基坑开挖深度的增加,开挖深度对变形的影响增大,地连墙最大侧移位置不断下移,地表最大沉降点位置逐渐远离基坑边缘;地连墙侧移、地表沉降随基坑长宽比的增加有增大的趋势,但最终数值趋于平缓;基坑插入比对基坑变形控制作用较小,而地连墙厚度对基坑变形控制作用明显;随着支撑刚度的增加,地连墙侧移、墙后地表沉降呈现减小的趋势,但支撑刚度过大不会达到预想的控制变形的效果.最终得到墙后地表最大沉降与墙体最大侧移的比值为1.15,但墙后地表沉降包络面积与墙体侧移包络面积的比值为1.82.     

某深基坑工程监测与变形影响因素有限元分析

针对深基坑工程变形对周围环境稳定性影响的问题,结合某深基坑工程变形监测数据,运用Midas/GTS建立基坑支护结构三维有限元模型.采用单因素分析法,研究土体弹性模量、围护桩入土深度及刚度对基坑变形的影响.结果表明:带一道内支撑的基坑围护桩墙水平侧移值在围护桩底部最大,基坑外地表沉降是典型抛物线形式;围护桩水平侧移主要受基坑底部土体模量影响;围护桩入土深度对坑底土体隆起影响显著;当入土深度及刚度处于合适比例时才能发挥各自的最大作用.     

软土地区深基坑施工监测与变形特性的时空效应分析

软土地区基坑开挖时周围土体及支护结构的变形与稳定受时间、空间效应影响显著。为研究时空效应对基坑地表沉降、基坑外潜水水位、砼支撑轴力及围护桩深层水平位移的影响,以上海陶家宅块地为工程背景,通过对实测数据进行分析,探讨各个监测项目的变形特性。数据分析表明:地表沉降的最大值位于围护墙后约基坑挖深距离处,1～2倍挖深范围内沉降呈递减趋势;坑角位置处内支撑轴力小于基坑中部,支撑轴力在基坑开挖阶段增速较大,在垫层施工完毕,底板发挥作用后趋于稳定;当基坑开挖深度约为围护桩长1/2时,围护桩深层最大侧向位移出现在自然地面±0.00以下,开挖面以上(0.73～0.82)H范围内;软土地区基坑开挖完成至底板浇筑阶段,土体的蠕变是导致基坑变形随时间变化的主要因素。对坑周地表沉降及基坑不同位置处围护结构侧移提出合理的预测公式,有效地对基坑变形进行动态控制以实现信息化施工。     

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。     

软土基坑分步开挖卸荷时效及其对邻侧隧道影响

为研究软土地层中基坑开挖卸荷时效及其对邻侧隧道影响,设计并实施了相似比为1:20的物理模型试验,得到了基坑围护结构变形、地表沉降、坑底隆起、隧道竖向变形、隧道水平变形以及隧道断面收敛变形等数据。研究结果表明：基坑开挖引起的围护结构最大侧向变形为0.61%H(H为基坑深度),大于上海软土地区地铁车站基坑围护结构最大值的上限0.50%H;分步开挖过程中的墙体侧向变形和地表沉降具有明显的时间效应,卸荷时效对基坑变形的影响随开挖深度增加而增强;基坑开挖引起隧道变形以朝向坑内的水平变形为主,同时伴随少量朝上的竖向变形;隧道侧向变形与相同深度处围护结构侧向变形大致呈线性关系,据此可预估后续开挖引起的隧道侧向变形;基坑开挖引起邻近隧道产生径向收敛变形,隧道断面呈“横向伸长、竖向压缩”的特点,横向收敛约为竖向收敛变形的1.7倍;当隧道与基坑开挖面的竖向净距在0.2H～0.5H时,基坑开挖卸荷引起的隧道变形响应十分敏感,隧道竖向变形随坑底隆起增加而显著增加。     

地连墙插入比对深基坑稳定性影响的数值模拟研究

在施工方法和支护参数一定的条件下,只改变地连墙的插入比,运用FLAC3D数值模拟软件,以地表沉降、地连墙水平位移以及坑底隆起为指标,对太原市地铁2号线中心街西站基坑的稳定性进行了分析。结果表明,地连墙插入比的改变对地表沉降、坑底隆起以及地连墙的最大水平位移均有一定的影响;随着插入比的增大,地表沉降值和地连墙水平位移量降低,坑底隆起量增加;当地连墙插入比设置为0.7~0.8时,地表沉降减小显著,坑底隆起改变较小,地连墙的水平位移明显减小,基坑稳定性良好。研究结论可为黏土及粉土地区深基坑工程地连墙插入比提供依据。     

兰州红砂岩地层地铁站深基坑变形规律分析

为研究高水位红砂岩地层基坑降水开挖引起的变形规律,以兰州东方红广场地铁车站深基坑工程为背景,对基坑降水开挖过程中桩体水平位移以及坑周地表沉降进行现场监测.采用有限差分软件Flac3D对基坑降水开挖过程中的位移进行模拟计算.监测结果表明:随着基坑开挖深度的增加,桩体最大水平位移的位置逐渐下移,最终靠近基坑底部,大约在坑底以上1～2 m;地表最大沉降值出现在距离基坑边5～7 m处,大约0.29～0.41倍的基坑开挖深度;桩间水土流失是造成地表沉降过大的主要原因.模拟结果与实测结果对比分析得出:地表沉降模拟值与监测值变化趋势基本一致;桩体在距地面小于12 m部分其水平位移模拟值与实测值非常接近,大于12 m部分实测值明显大于模拟值.     

砂土地区深基坑稳定性评价及力学效应分析

结合某地铁车站基坑开挖工程,基于基坑支护结构的现场实测数据,对排桩内支撑基坑支护体系桩顶水平位移,桩体侧向位移及基坑周边土体沉降量进行分析,得出基坑围护结构各项位移和周边土体沉降随时间及开挖深度的变化规律.建立研究区二维有限元模型,并将实测数据与模拟值进行对比,研究支护结构内力变化及桩后土体应力状态.研究结果表明:基坑长边桩顶水平位移约为短边桩顶水平位移的3倍,桩体最大侧向变形量位于1/2H(H为基坑开挖深度)处;基坑开挖及降水引起地面沉降范围约3H,基坑周边各监测断面最大沉降量出现在距基坑边22m处(约0.82H~0.96H),内支撑架设有助于增大基坑整体稳定性.     

常州某地铁站基坑施工临近地面沉降规律研究

结合常州地铁1号线某地铁站监测数据,分析该地铁站深基坑变形规律,研究表明基坑开挖引起的地表变形总体呈凹槽形,可近似用多项式进行拟合;地表沉降最大值距离地下连续墙约0.5 H(H为基坑开挖深度);地面隆起出现在距离基坑断面较远处;基坑变形具有明显的时空效应;基坑最大沉降监测点历程曲线可以用函数进行拟合.研究成果可用于常州地区地铁站深基坑稳定性评估.     

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.     

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．     

大面积基坑开挖工序对邻近供能管沟的影响

以虹源盛世国际文化城A1区基坑工程为背景,采用有限元数值模拟的方法,研究了开挖工序对基坑本身及周围环境的影响.结果表明,相同开挖支护条件下,基坑开挖完成后方案1(以岛式开挖为主)和方案2(以盆式开挖为主)的基坑坑底隆起量、格构柱立柱桩竖向位移、支撑围檩格构柱体系应力、地下连续墙侧移和管沟竖向位移的最终数值大小相近但后者略小;相较方案1,方案2施工过程中各工况土方开挖对基坑本身及周围环境影响的急剧变化程度更缓和,因而更偏于安全.     

砂与淤泥互层地基中基坑边坡变形特征

以海口市某砂与淤泥互层地基深基坑工程为背景,通过对其施工期间动态监测数据的分析,总结了该深基坑工程的支护结构变形、周边地表沉降变形及水位变化等特征.分析结果表明:支护结构变形主要发生在基坑开挖阶段,最大水平位移位于长边中心处;基坑开挖的影响范围主要集中于0~2 H处(H为基坑开挖深度),最大可延伸至距基坑边缘约为3 H处,产生最大沉降量位置约为支护结构后0.7~0.9 H处;基坑开挖引起的周边水位变化较小,10月份水位变化波动较大,11月后水位比较稳定.     

基于空间效应的土岩二元地层深基坑变形规律研究

为了研究土岩二元地层深基坑的变形规律,以徐州市地铁3号线南三环站深基坑工程为研究对象,监测不同施工阶段基坑围护桩侧移、基坑周边地表沉降和内支护轴力。同时,采用数值模拟方法进一步探究不同刚度放大系数和施工顺序下基坑空间效应的差异性。结果表明:土岩二元地层基坑有明显的空间效应,基坑围护桩变形和周边地表沉降要远小于土质基坑,围护桩最大侧移所处位置的平均值为0.439 45倍的开挖深度;随着刚度放大系数的减小,围护桩弯矩增大,基坑长边与短边展现出更加明显的空间效应,而阴角与阳角处的空间效应变化不显著;施工顺序对基坑空间效应有影响,分层施工的空间效应较分区分层施工更加显著。