开挖前降水作用下基坑围挡结构-地层相互作用机制

依托天津地铁3号线某车站基坑实测资料,建立二维流固耦合有限元数值模型,研究不同基坑宽度和开挖前降水深度条件下被动区土压力、地基土水平向基床系数等参数沿深度的分布规律,并将数值分析结果与传统基坑设计中基于m法得到的结果进行对比和分析。结果表明,基坑开挖前降水时,降水深度范围内的地基土水平向基床系数相较于m法确定的值有较大幅度减小,并且基坑宽度和降水深度越大,地基土水平向基床系数就越小。这是由于降水过程中降水井旁渗流力的作用导致被动区土体发生背离围挡结构的水平位移,并进一步引起复杂的围挡结构-土相互作用。利用弹性地基梁法进行开挖前降水引发基坑围挡结构变形预测时,若采用m法来确定地基土水平向基床系数,将会低估开挖前降水引发的围挡结构变形。     

Pasternak地基降水对邻近管线影响的解析研究

基于Pasternak弹性地基梁理论,结合土的有效应力原理和Dupuit假设,推导了砂土地层单井降水引起邻近管线变形的解析解.算例解析计算结果与抽水试验及数值模拟结果吻合较好,验证了其准确性,在此基础上深入分析了管线受力变形的影响参数.结果表明:研究管-土相互作用时,土中剪力的影响不应被忽略,管线变形范围与降水影响半径大致相等.降水深度、管线与降水井距离对管线变形及受力有较大影响,且存在临界降深,使得管线变形及受力发生较大转变.到达临界降深前,管线变形和弯矩最大值位于管线中心,随降深增大而增大.超过临界降深后,管线弯矩最大值会随降深增大由管线中心向外偏移,出现两个弯矩峰值,位于水位线与管线相交处.研究成果可为相关工程的管线防护提供参考.     

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.     

预应力加筋体水平土压力及作用机理研究

采用缩尺模型试验及三维有限元模拟研究了预应力筋长度对加筋体水平土压力分布的影响及加筋体中预应力筋的预拉力作用机理.研究表明:墙背土压力的大小与分布规律与预应力筋长度无关;预拉力作用下,预应力筋位置填料的水平土压力沿筋长方向呈两端大中间小的分布规律,其中部填料的水平土压力值增幅随预应力筋长度的增大而减小;随着预拉力的增加,填料水平应力值会超过竖向应力值并与大主应力值完全重合;填料的平均破坏比系数呈先减小后增大的变化趋势,填料的应力水平表明在预拉力作用下填料存在最优的应力状态.     

地基加固深度对矩形综合管廊力学性能的影响分析

为反映地基加固深度对软土地基综合管廊结构受力性能的影响,以广州大学城综合管廊为例,通过对加固综合管廊断面宽度范围内的土体进行仿真模拟,研究了地基加固深度(0~4.8 m)对软土地基综合管廊结构受力性能的影响。分析表明:综合管廊结构竖向位移和宽度范围内的地表土体竖向位移随地基加固深度的增加而线性减小;地表竖向位移受地基加固深度的影响较大,而在综合管廊宽度范围外,地表竖向位移随地基加固深度的增大而减小,但其受地基加固深度的影响较小。     

基坑降水开挖对坑底不同深度土体影响的试验研究

软土地区基坑施工通常采用分层降水与开挖,基坑降水开挖应力路径对坑底土体的变形及力学特性产生影响,且坑底不同深度土体所受影响不同。采用SLB—1型应力应变控制式三轴剪切渗透仪模拟基坑分层降水与开挖应力路径对坑底以下不同深度土体进行研究;并在应力路径试验之后进行不排水剪切试验。试验结果表明:基坑降水开挖对土体的影响随土体深度的增加而减小,研究针对的工程案例条件下基坑开挖的影响深度约为坑深2.2倍。对于降水路径,第一个降水步产生沉降随着土体深度的增加而减小,表明随深度增加变形模量逐渐增大;变形模量的增大可能与基坑降水引起的欠固结效应有关。对于开挖路径,总回弹值随着土体深度的增加而减小,表明随深度增加变形模量逐渐增大;随着基坑开挖的进行土体变形模量不断减小;变形模量的变化可能与基坑开挖引起的超固结效应有关。超固结比对变形模量具有一定影响,开挖路径土体变形模量E与1/(OCR-1)之间近似呈线性关系。同时,不排水剪切试验得到的应力-应变关系曲线呈现应变软化特性,也体现了基坑开挖过程中的超固结效应。基于基坑降水开挖对不同深度土体产生的不同效应,在研究基坑土体变形时,需要考虑坑底以下不同深度土体力学性质的差异及其对变形的影响。     

高填土基坑降水开挖对周边环境的影响性分析

为了分析高填土基坑降水开挖对周围环境的影响及基坑稳定性,笔者以实际工程为例,对该基坑的地下水位、深层水平位移、地表沉降值、锚索轴力和桩顶水平位移进行了监测.监测分析表明,在施工过程中,基坑周边地下水位的变化大且变化不均匀,部分已超过了预警值;随着开挖深度的增加,深层水平位移随深度的变化曲线由线性逐渐向"弓"形分布转变,最后深层水平位移最大值位于地表以下一定深度;在施工过程中地表沉降可分为急剧增长和平稳增长两个阶段,地表沉降主要发生在基坑开挖期;桩顶水平位移和锚索拉力均随开挖深度的增加而增大,当基坑开挖至设计标高时达到最大并趋于稳定,测试值均小于预警值,满足要求.     

地基中附加应力分布规律分析

通过集中力和均布力作用下地基中附加应力的计算,分析了深度和水平距离对集中力作用下地基中附加应力的影响,计算了矩形面积在均布荷载作用下地基中不同位置处附加应力的分布.结果表明,集中力作用下地基土中的附加应力存在最大值,均布荷载作用下矩形面积内的附加应力随着深度增加而下降,矩形面积外的点的附加应力随深度的增加先增加后减少,存在最大值.     

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。     

护坡工程袋柔性挡墙的力学分析

基于库伦土压力理论、水平微分法理论和边坡稳定理论,建立了柔性挡墙力学分析模型,并分析了护坡工程袋柔性挡墙的设计参数对柔性挡墙稳定性与边坡稳定性的影响。分析结果表明：护坡工程袋柔性挡墙的应力分布介于主动土压力与静止土压力之间;以鼓胀分界点的位置为拐点,分界点以上的土压力随深度加深呈现线性变化,分界点以下的土压力随深度的加深急剧增大;护坡工程袋柔性挡墙的最大水平位移随着其宽度的增加而逐渐降低,随着其高度与边坡坡比的增加而增加;边坡稳定安全系数随着柔性挡墙宽度的增加而增加,随着柔性挡墙高度与边坡坡比的增加而降低。     

基于水平微分法的护坡工程袋柔性挡墙的力学分析

基于库伦土压力理论、水平微分法理论和边坡稳定理论,建立了柔性挡墙力学分析模型,并分析了护坡工程袋柔性挡墙的设计参数对柔性挡墙稳定性与边坡稳定性的影响。分析结果表明:护坡工程袋柔性挡墙的应力分布介于主动土压力与静止土压力之间;以鼓胀分界点的位置为拐点,分界点以上的土压力随深度加深呈现线性变化,分界点以下的土压力随深度的加深急剧增大;护坡工程袋柔性挡墙的最大水平位移随着其宽度的增加而逐渐降低,随着其高度与边坡坡比的增加而增加;边坡稳定安全系数随着柔性挡墙宽度的增加而增加,随着柔性挡墙高度与边坡坡比的增加而降低。     

深基坑开挖卸荷对既有桩基侧摩阻力影响分析

基坑开挖卸荷导致工程桩桩侧极限阻力降低.建立单桩模型,用Mindlin应力解考虑开挖引起的竖向有效应力变化,分别计算开挖前后的桩侧极限阻力.通过某工程案例,将理论结果与其他结果相对比.最后分析了桩侧阻力降低系数随基坑开挖深度、边长、长宽比及桩长的变化规律.结果表明:桩侧阻力降低系数随开挖深度增加先减小而后缓慢增大,存在谷值临界深度,随开挖边长、长宽比增加先减小而后趋于稳定;增加桩长导致桩侧阻力降低系数增大.     

深开挖基坑回弹引起的坑中桩受力与位移计算

深基坑开挖卸载坑底土回弹会对坑底桩的受力性状产生影响.在不考虑桩身自重的情况下以残余应力法和Mindlin解为基础,以桩土位移协调和桩体受力平衡为条件,研究刚性桩桩体回弹量和桩侧摩阻力分布.分析结果表明,桩体的位移量随着桩长和桩径的增长而减小,桩径的变化对中性点的深度位置以及桩侧摩阻力的分布形态影响很小.中性点随着桩长的增加其深度位置逐渐下移.当桩长相对较短时,桩体的位移量随着基坑开挖深度的增加为增大;当桩长相对比较长时,桩体的位移量随着基坑开挖深度的增加而增大,最后出现平缓的趋势.中性点随土体回弹再压缩模量的增大而下移,桩体回弹量随土体回弹再压缩模量的增加而减小,后趋于定值.     

两种新型超前止水沉降后浇带性能的对比

目的分析两种新型超前止水沉降后浇带性能,找出影响差异沉降的主要因素.方法利用有限元软件ABAQUS建立分析模型,从后浇带两侧柱间间距、基底反力系数、底板厚度、伸出翼缘宽度、混凝土等级、筏板伸出宽度等影响因素分析两种超前止水沉降后浇带对控制差异荷载引起的差异沉降的效果.结果超前止水沉降后浇带的差异沉降并不随沉降后浇带两侧柱间间距的增加而简单变化;基底反力系数对差异沉降影响较大,但基底反力系数不易确定;伸出翼缘宽度与筏板伸出宽度的增加会减小超前止水沉降后浇带两侧差异沉降;混凝土等级对超前止水沉降后浇带两侧差异沉降的影响可忽略不计;对于设置在裙房一侧距主楼边柱的第一跨内的沉降后浇带底板厚度的增加反而会增加后浇带两侧的差异沉降.结论虽然第二种超前止水沉降后浇带利用止水钢板取代了第一种的橡胶止水带,相比第一种超前止水沉降后浇带在控制差异沉降性能改善很多,但仍有混凝土损伤过大开裂等问题存在,仍需改进.     

地基承载力尺寸效应离散元分析

采用离散元软件PFC2D模拟4种宽度的载荷试验,并结合前人试验结果,研究地基尺寸效应的一般规律,探讨尺寸效应产生的原因.结果表明:承载力系数随基础宽度的增大而减小,减小量随基础宽度的增大而降低.p-s曲线的最大曲率(即拐点的曲率)随基础宽度的增大而减小,曲线总体形态逐渐趋于平滑.净砂在离散元模拟中,它的强度包线为一条直线.随着应力水平的提高,土颗粒的峰值内摩擦角基本不变,但是地基极限承载力依然存在尺寸效应,这说明强度包线的非线性并不是尺寸效应产生的根本原因.     

复杂土层条件下堆载对邻近桥梁桩基受力变形的影响及控制研究

为探讨不同形式堆载作用下多层土体地基桥梁桩基的稳定性状况，基于Midas GTS NX软件建立了不同堆载工况下含桥梁桩基的地基计算模型，分析了堆载的宽度、高度和位置对桩基水平和竖向变形、轴力、剪力和弯矩分布的影响.结果表明：桩基水平位移随深度增加先增大后降低，最大剪力随桩基埋深和堆载宽度的增加而增大，最大水平位移和弯矩均随堆载宽度呈指数型增长，且出现位置向深部转移.桩基最大水平位移和最大弯矩随堆载高度增加分别呈现指数型和线性增长，随堆载距离增加分别呈线性和指数型降低，最大正弯矩出现在土-岩交界处，且左桩基水平位移和弯矩大于右桩基.研究结果可为多层土体地基中堆载参数合理选择和桥梁桩基加固等提供理论支撑.     

地基土考虑材料阻尼影响的抗震性能分析

利用大型通用有限元软件,结合时程动力分析法,针对地基土和减震槽材料采用沿高度分层变化的不同阻尼参数材料时,考虑动力系统阻尼矩阵中材料相关阻尼和单元阻尼的相关贡献,综合分析减震槽采用不同深度和宽度,以及减震槽右端到震源不同水平距离时,在土体顶部承受脉冲荷载作用下,地基土顶部各节点的最大振动加速度响应。研究结果表明:减震槽到震源的水平距离越小,减震效果随果越明显。随减震槽的宽度增大减震效果越为明显。减震槽的深度增加对其减震效果增加效果不明显。     

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.     

软土基坑围护的时效性分析及变形预测

运用弹性地基梁法分析基坑围护时,土的水平抗力系数m是一个关键指标。软土基坑围护现场实测表明,土的水平抗力系数具有明显的时效性。文章运用位移反分析方法,可以确定该参数,并给出了上海软土地区m值随时间的变化关系式,由此可预测后续工况和时间内基坑围护结构的变形和稳定性,为实现基坑工程信息化设计与施工创造了条件。     

基于双层Euler梁理论的土工格室加筋体变形计算

针对路堤工程中车辆荷载直接作用于路面板,再经路堤填土传递作用于土工格室加筋垫层的荷载传递实际,并考虑路堤填土刚度、地基土的排水固结效应对土工格室加筋体受力变形的影响,将土工格室加筋体视为置于Kelvin地基上的下梁、路面板视为置于Winkler地基上的上梁,基于双层Euler梁理论,建立考虑路面板-路堤-土工格室加筋垫层-地基土相互作用的上下梁挠曲变形微分方程并求解.将本文解答所得格室加筋体内力位移与传统弹性地基梁法计算结果进行比较,两者吻合良好.在此基础上,分析了格室体刚度、路堤填土刚度、地基反力系数、地基土固结度等因素对路面板及格室体挠曲变形的影响.结果表明:路面板及格室加筋垫层的挠曲变形会随着格室体刚度的增大及地基反力系数的增大而减小,随地基土固结度的增大而增大;此外,路堤填土刚度增大会减小路面板的挠曲变形但会增大格室加筋垫层的挠曲变形.