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.     

平移变位模式下黏性土非极限主动土压力

针对经典朗肯与库仑土压力理论不能计算非极限土压力的事实.根据土体渐进破坏机理,结合已有文献对准主动状态下土体摩擦角、黏聚力发挥值与墙体位移关系的研究,采用水平层分析法,通过建立水平微元体基本受力平衡方程,推导出非极限状态下黏性土主动土压力分布的一阶微分方程式.在此基础上给出了土压力合力及其作用点位置计算式,相应简化条件下,所提公式能够简化为朗肯、库仑主动土压力公式.算例分析结果表明:理论计算值与实测值基本吻合,获得了平移变位模式下黏性土非极限土压力随位移变化的规律,对实际工程挡土墙的设计计算具有一定的参考价值.     

桩锚支护体系侧壁土压力分布规律

为研究作用在基坑工程桩锚支护体系上的土压力,结合郑州某快速通道工程现场实测数据,分别计算主动、被动、静止土压力和4种非极限状态下土压力模型的结果,再与实测土压力对比,讨论各种模型的适用性. 研究结果表明:当准主动位移很小时,宰金珉、徐日庆和陈页开模型的结果与静止土压力基本相等,卢国胜模型结果偏小,实测土压力介于静止和主动土压力之间;当准被动位移很小时,徐日庆和陈页开模型的结果与静止土压力基本相等,宰金珉模型结果约为静止土压力的1.3倍,卢国胜模型结果偏大;对于地质条件较好的实际工程,桩锚支护体系支护桩水平位移值小于3 mm时,在设计施工中,土压力值可按静止土压力考虑.     

非极限状态挡土墙土压力计算

在考虑摩擦角发挥值与墙体位移关系的基础上,利用薄层单元法对未达到极限状态的挡土墙非极限状态主动土压力进行研究。取挡土墙后滑动楔体沿平行于填料坡面的水平薄层作为微分单元体,通过作用在水平薄层的力和滑动楔体力矩平衡条件,建立关于一般挡土墙非极限状态主动土压力的微分方程,得到非极限状态土侧压力系数、土压力强度、土压力合力和作用点的理论公式。对墙土摩擦角发挥值和填土内摩擦角发挥值进行讨论,并分析填土内摩擦角和挡土墙位移比对土侧压力系数、土压力分布和作用点的影响。对计算值与实测模型试验值进行对比分析。研究结果表明,采用库仑理论计算平动刚性挡土墙倾覆力矩偏于不安全。本文方法计算主动土压力结果与实测值的变化规律基本一致,主动土压力分布曲线吻合良好,具有一定的理论意义和工程实用价值。     

考虑位移的非极限土压力计算

运用弹塑性有限元程序计算基坑支护结构和土体的应力状态，采用优化方法来研究基坑支护结构偏离土体方向使土体达到主动极限平衡时的主动极限位移。大量数值计算表明：主动极限位移随土层深度增加而增加，但到一定深度后其增量为零。在此基础上研究了上海软土地区基坑支护结构主动极限位移的近似公式，并推导归纳了基坑支护结构考虑位移的非极限土压力计算公式，工程实测资料证实了访近似公式的有效性和实用性．     

非对称开挖砂性土基坑刚性支护结构解析解

工程上常用的基坑支护结构设计计算方法无法适用于基坑非对称开挖的情况.针对日渐常见的非对称开挖工程,通过变形控制设计,首先引入考虑位移的非极限状态土压力理论,对作用于支护结构上的土压力进行修正.基于获得的修正土压力模式,在对支护结构进行整体受力分析的基础上,获得了可用于两侧挖深不同的单撑式刚性支护结构设计计算的解析解,并进一步分析了土体内摩擦角、支撑刚度、基坑开挖的非对称程度对支护结构安全最小插入比的影响.结果表明:经典等值梁法由于采用极限状态土压力理论,计算得到的支护结构插入比偏于不安全,且计算结果的不安全程度在土体内摩擦角较小的情况下更为严重;相对于较深侧,较浅侧插入比将对基坑的非对称开挖更加敏感;与仅按单边设计相比,该解析解可以有效节约工程造价.试验实测数据验证表明,该计算方法可用于桩土刚度差异较大情况下基坑两侧挖深不同的单撑式支护结构的设计与计算.     

考虑非极限土压力的深基坑桩锚支护结构水平位移计算

针对目前基坑支护技术规程中缺乏桩锚结构实用变形计算方法,以及使用经典土压力计算方法存在缺陷的问题,在考虑非线性共同作用的弹性反力法研究的基础上引入考虑非极限状态的土压力理论,得到一种可同时考虑非极限土压力理论和支护桩与土相互作用的支护桩桩身水平位移计算方法,然后用迭代的方法结合数值解法计算支护桩水平位移,并用Matlab软件编写计算程序,最后采用工程实例对本算法合理性进行对比验证.验证结果表明,采用该方法计算结果与文献中实测结果吻合度较高,从而证明了该计算方法的良好适用性.该方法可为桩锚支护结构的变形计算预测乃至变形控制提供一定的参考.     

基于PSO搜索潜在滑裂面非极限状态土压力计算

作用于刚性挡土墙侧土压力的计算一直沿用经典的朗肯或库仑土压力理论,这两种理论只能求得极限状态的土压力,而在许多实际情况下,挡土墙的土压力处于非极限状态.本文将潜在滑裂面视为一任意曲线,改进水平层分析法,同时基于摩擦角随位移的变化关系,对平动模式下墙后填土进行分析,推导出非极限状态下主动方向土压力分布、合力大小及作用点的理论公式.以各薄层微元的滑裂面倾角为变量,利用PSO(粒子群算法)对潜在滑裂面进行搜索从而获得土压力最优解.分析了内摩擦角、刚性挡土墙位移量对非极限状态主动方向土压力分布、土压力合力大小、土压力合力作用点高度以及潜在滑裂面的影响.本文提出的计算方法得出的结果与试验数据的大小及变化趋势基本吻合,具有推广应用价值.     

考虑平动位移效应的黏性填土挡土墙土压力计算

针对平动位移模式下的刚性挡土墙墙后填土为黏性土的情况,研究了考虑平动位移效应的非极限状态土压力计算.对平动模式下未达到极限位移的挡土墙,结合前人提出的考虑位移效应时,墙后填土内摩擦角及墙土接触面上外摩擦角之间的关系,用水平层法分析了墙后土楔的受力情况,得到了考虑位移效应的非极限状态的黏性土主(被)动土压力计算公式,通过比较发现,理论公式与实验结果较吻合.     

RTT变位模式下考虑位移影响的被动侧土压力的计算与分析

采用位移土压力计算理论,结合室内模型实测值对RTT变位模式下考虑位移影响的被动侧土压力进行计算与分析.结果表明,土压力强度沿墙高度的分布、土压力合力大小以及合力作用点的位置均与实测值基本相符合,说明在RTT变位模式下采用计算理论公式计算被动侧土压力是可行的;与n=0.78时相比,n=0时符合更好,这可能与模型箱尺寸效应以及试验箱上部土体受到扰动较大有关;随着n值的逐渐增大,土体更易达到朗肯被动极限状态.     

挡土墙绕墙底转动下非极限主动土压力的研究

将填土内摩擦角和墙面外摩擦角与墙体绕墙底向外转动角度之间的关系植于改进了的传统水平层分析法中，用于求解挡土墙绕墙底转动模式非极限状态下的主动土压力．取挡土墙后滑动土体的水平薄层单元进行受力分析，建立了非极限状态下土压力强度的一阶微分方程，得到了绕墙底转动变位模式下挡土墙非极限状态主动土压力强度、土压力合力和土压力合力作用点的计算公式，并将计算所得结果与已有模型试验和库仑土压力的计算结果进行比较．表明本文计算方法接近土压力的真实分布，能够综合考虑挡土墙变位模式与位移对土压力的影响．     

盾构井深基坑围护结构变形规律及信息化施工研究

深基坑工程围护结构受力变形的现场监测对保证基坑的安全稳定至关重要。以北京地铁10号线某盾构竖井深基坑工程为背景,阐述了地铁盾构井的监测方案,对桩体水平位移、钢支撑轴力、桩身弯矩及桩侧土压力等项目进行了现场监测,并分析了施工开挖过程对桩体水平位移、钢支撑轴力、桩身弯矩及桩侧土压力的影响。分析结果表明:基坑开挖过程中,围护桩的最大水平位移的发生位置逐渐下移,在顶板完成后,位于距离顶板8 m的位置处;第二道钢支撑在基坑开挖过程中受力始终最大;桩体最大弯矩值约为设计值的50%;桩侧土压力层状分布较为明显。     

考虑土拱效应和黏聚力的倾斜挡墙非极限主动土压力

根据已有的非极限土体参数与墙体侧向位移和极限土体参数的关系,以及非极限滑裂土体的莫尔应力圆,获得非极限主动土压力的土压力系数,然后根据非极限微元滑裂土体的竖向和水平向静力平衡条件,获得考虑了土拱效应、墙背倾角、墙体侧向位移、墙土摩擦角、黏聚力等影响的墙背非极限主动土压力计算公式.墙背法向非极限主动土压力沿墙高的分布呈非线性,随墙体侧向位移比的增加而减小;墙背填土非极限临界深度随墙体侧向位移比的增加而增加,随非极限墙土摩擦角的增加而减小.     

某停车场深基坑支护方式的FLAC~(3D)模拟分析

目的为解决某停车场基坑不同支护方式的选择问题,对该基坑开挖状态的稳定性进行研究,为基坑工程设计与计算提供参考依据.方法运用岩土工程软件FLAC3D模拟某基坑在桩锚支护下以及疏排桩锚-土钉墙联合支护下的开挖状态,分析数值模拟所得的应力与位移等值线图.结果在桩锚支护下基坑土体最大水平位移约为15.5 mm,而在桩锚-土钉墙联合支护下,其最大水平位移增大到约21.4 mm.基坑的位移引起周围土体不同程度的沉降.结论该基坑土体位移的最大值出现在基坑边坡顶缘.桩锚支护与桩锚-土钉墙联合支护都能够有效地抵抗基坑土体位移,但桩锚支护的效果更好.     

复合土钉墙变形性能的三维弹塑性ADINA有限元分析

运用大型非线性有限元软件ADINA,模拟某深基坑土钉+水泥土搅拌桩复合土钉墙基坑开挖与支护的施工过程,建立了整体三维有限元模型,模型考虑了基坑的整体空间作用,克服了二维平面或局部的三维有限元模型分析的不足.分别得出了基坑的整体位移、开挖面的水平位移、坑后地面沉降的位移、坑底隆起的位移,并与现场实测值进行了对比.结果表明,计算值与实测值基本吻合,说明建立的非线性有限元计算模型和分析方法是可靠的,能够较好地运用于实际工程的分析和预测.     

用摩擦—接触耦合结点计算挡土墙压力

本文分析了挡土墙上静土压力分布形式、墙体位移形式对土压力的影响等问题.应用摩察-接触耦合结点(FCCN)模拟不同介质间的接触问题,结果表明:该方法具有概念清晰和使用方便等优点.主要结论:1.本方法计算结果与应用库伦主动土压力理论计算的土压力合力值基本接近,但合力作用点应在墙高的下1/5左右,并且随填土摩擦角的不同而变.土压力分布具有非线性分布规律;2.被动土压力大小、分布没有固定形式而取决于墙体的位移形式和受力状态,并且认为,通常被动土压力值远达不到朗肯或库伦计算的量值,因此实际工程中不宜采用库伦或朗肯被动土压力理论.     

非均匀堆载作用下圆形基坑主动土压力分析

基于轴对称情况下土体的极限平衡理论,将圆形基坑主动土压力的滑移线解推广到非均匀堆载情况.通过分析得出基坑半径和土体参数对基坑主动土压力的影响规律,并发现与朗肯土压力理论一致.比较了非均匀和均匀堆载作用下的滑移线场和相应的土压力分布,发现基坑周围不同位置的堆载大小只影响基坑侧壁某部分深度范围内的土压力分布.因此,可根据基坑周围堆载的分布形式,定性估计得到基坑侧壁的土压力分布.     

黏性土桩锚基坑冻胀模型试验及其响应分析

黏性土地区基坑的冻胀效应对于工程施工和支护方案设计影响至关重要.结合东北某基坑工程,现场取样,利用室内模型相似试验,得出了黏性土地区桩锚基坑冻胀的力学变形规律,以及冻土压力与位移的函数关系,在此基础上引入支护结构协调变形方程,应用有限差分原理,考虑桩土相互作用,得出冻胀桩锚基坑支护体系的计算结果.基坑冻胀实例表明,桩锚体系考虑冻胀力影响的基坑施加冻胀作用的计算方法,更接近工程监测实际情况,可以在类似工程中推广应用.     

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。     

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。