MC桩组合支护结构工作性状的有限元分析

水泥土桩与混凝土桩组合支护结构(MC桩)对基坑工程变形控制效果明显,在工程实践中开始得到应用.针对这种组合支护结构工作机理和变形特性研究较少,实际工程多采用经验设计法,缺乏理论依据.应用有限单元法分析了组合支护结构在基坑开挖条件下的工作性状,分析了M桩入土深度、墙体宽度、C桩桩长和土体性质等因素对组合支护结构水平位移、基坑隆起、地面沉降以及桩身内力的影响.分析表明,增大M桩挡墙宽度或增加C桩桩长对支护结构变形、坑底隆起及地表沉降控制效果明显,研究结果对组合支护结构的设计具有参考价值.     

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%。     

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。     

基于监测数据对基坑工程变形规律分析

目的为解决基坑开挖时结构的安全与稳定问题,对基坑工程的变形进行分析,找出影响规律.方法以营口某深基坑工程实例为研究背景,整理现场得到的桩顶位移、地表沉降及深层土体水平位移等监测数据,对基坑工程的支护结构和周围土体及墙后土体在施工过程中产生的位移变化进行分析.结果支护结构相同的挡墙坑角处变形最小,中间位置变形最大,并且基坑变形随着开挖深度的增加而变大.开挖深度较大的软土地区基坑周边深层土体水平位移曲线类型大致表现为抛物线形,其最大水平位移大致为(2.0~10.0)×10-4hd,通常发生在基坑工程底部附近.结论深基坑工程的支护结构顶部水平位移与竖向位移变化趋势一致,表明二者的产生条件和影响因素大致相同.坑底部下面土体的水平位移对于坑底隆起有着直接影响,支护结构的强度越低,坑底部隆起的增强区域的范围也越大.     

偏压作用下非等深基坑开挖效应数值分析

采用考虑基坑分层开挖与支护的三维有限元计算模型,研究偏压非等深基坑的开挖效应,并评价基坑支护结构设计参数的合理性.分析结果表明:偏压荷载下,基坑上部一定深度内的围护墙和内支撑发生向非偏压侧的整体偏移,进而使得基坑上部支撑的挠度远小于中下部支撑.地下3层开挖引起的墙体向坑内侧移量是地下2层开挖引起的侧移量的3倍,且最大侧移均发生在各自坑底标高附近.坑底隆起和地表沉降表现出明显的空间效应,地下3层开挖引起坑底最大隆起值约为地下2层开挖引起坑底最大隆起值的2倍.基坑中间断面外侧地表最大沉降约为基坑角点处地表最大沉降的1.4倍.本工程采用的基坑支护体系设计参数可满足变形控制要求.     

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.     

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。     

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。     

深基坑土钉和桩锚支护数值模拟分析

采用有限元软件对深基坑在土钉和桩锚两种不同的支护形式下的变形机理进行数值模拟分析.通过数值模拟,对基坑在两种不同的支护类型下的位移、应力、坑底的隆起等参数进行对比与分析.分析结果表明:在土钉支护下,基坑的整体应力场、整体位移场以及基坑的水平位移与桩锚支护有很大的差别,其受力特性不同;基坑坑后的沉降和坑底的隆起特性基本相近,没有较大的变化.     

考虑时间影响的桩锚支护深基坑流固耦合分析

以深圳地区某桩锚支护深基坑为依托,基于有限元软件PLAXIS的土体硬化(hardening soil,HS)模型对深基坑降水开挖过程进行数值计算,得出降水开挖过程中变形随时间变化的规律,并在考虑时间变化的前提下,分析了考虑流固耦合与不考虑流固耦合深基坑变形和支护结构内力计算结果.研究结果表明:①桩体水平位移和坑外地表沉降在开挖后设置的固结期产生了回弹现象,而固结期后的坑底隆起量相对于开挖后有所增长;②考虑流固耦合与未考虑流固耦合时相比,最终桩体水平位移和坑外地表沉降都明显增大,坑底隆起明显减小,降水对桩体竖向位移和对坑底土体变形有类似的影响规律,并且桩体对坑底隆起具有限制作用;③坑底以上的桩身弯矩,考虑流固耦合时更大,而坑底以下部分恰好相反;另外,考虑流固耦合时的最终轴力小于不考虑流固耦合时的最终轴力.     

基坑分段支护设计及变形监测分析

以长春某深基坑支护工程为背景,对基坑支护体系设计与基坑变形监测进行论述和分析。根据基坑周边环境的复杂程度,基坑采用分段设计。在临近既有建筑和道路侧,分别采用桩锚、微管桩＋土钉墙＋预应力锚索的复合土钉墙支护及土钉墙支护3种形式。从基坑开挖监测角度,对支护结构顶部水平位移进行监测,对周围建筑进行了水平、沉降位移的观测,并对土体深部位移进行了监测。通过对监测结果的分析,证明复合土钉墙可有效控制变形,但在快速开挖的情况下,土钉墙对该基坑变形的控制效果较差,通过监测,及时处理了支护结构存在的危险,避免了事故的发生,证明了基坑监测的必要性。     

列车动荷载影响下深基坑支护结构变形及隔离桩隔振效果研究

随着城市轨道交通迅速发展,深基坑工程在已运营地铁旁施工已较为常见。为研究列车动荷载作用下深基坑支护结构变形规律以及评价隔离桩的隔振效果,以武汉市华中科创产业园超大深基坑工程为背景,采用激振力函数模拟计算列车动荷载,通过FLAC3D有限差分软件模拟分析列车动荷载以及隔离桩对深基坑支护结构变形的影响,并将现场监测数据与数值结果对比分析,验证数值模拟方法的可靠性。研究结果表明：激振力函数模拟列车动荷载输入数值模型得到的基坑支护结构变形规律与现场实测基本一致;列车动荷载对基坑支护结构变形影响较小,列车动荷载作用下地表沉降和围护桩变形各增加了1.3mm、3.6mm;隔离桩对列车动荷载具有较好的隔振作用,使地表沉降和围护桩变形分别减小了28%、6.8%。研究成果具有一定的实际推广价值,能为类似工程提供参考。     

车站深基坑变形规律与稳定性分析

针对车站深基坑施工中的变形与稳定性问题,以地表沉降变形≤22 mm 、土体侧向位移≤20 mm及等效安全系数SSR等为评价指标,研究不同深基坑开挖进程中地表沉降变形、底部土体隆起变形、深基坑内支撑稳定性和连续墙及墙后土体变形的演化规律,结果表明：地表土体受基坑开挖引起的变形规律呈“抛物线型”,最大沉降量0.5 mm;基坑底部最大隆起量23 cm,主要发生在粉质黏土层,在风化花岗岩层终止;支护结构以受压为主,局部受拉,整体稳定性良好;连续墙长轴方向中间墙体受后方土体挤压向基坑内产生1.25 cm变形,连续墙后2 m处土体最大变形量为1 mm,整体稳定;通过实测地表沉降量并与模拟结果进行对比,表明数值模拟结果可较好的获取基坑开挖过程中的变形规律,研究结果可为施工顺利进行提供有益指导。     

地铁吊脚桩深基坑围护结构及土体变形规律

通过分析典型"土岩二元结构地层"深基坑的特点,选取青岛地铁李村站的吊脚桩深基坑作为研究对象,采用ABAQUS有限元仿真计算,并结合大量现场监测数据分析的方法,对吊脚桩深基坑围护结构及土体的变形规律展开了研究。研究结果表明:"土岩二元结构"地层深基坑具有和土质基坑或岩质基坑显著不同的特点;随着基坑开挖深度的增加,围护结构的侧移逐渐增大,最终的侧移形态为上部小、中下部大的"花瓶形";地表沉降随基坑开挖深度的增加而增加,在开挖深度小于2 m时,地表沉降表现为"三角形"模式;随着开挖深度增加至6 m,沉降模式由"三角形"转变为"凹槽型",此后沉降形态保持为"凹槽型"不变。基坑深层土体沉降曲线性状与地面沉降相似,但沉降的影响范围随着深度的增大有所减小,土岩界面以下地层受上覆土层开挖卸荷而产生的回弹影响非常小。     

基于流固耦合效应的红砂岩地层深基坑围护结构变形特性分析

降水渗流引起的基坑变形问题十分复杂,采用流固耦合的数值方法,以兰州某地铁车站红砂岩深基坑为研究背景。对围护桩体水平位移、基坑内外土体竖向位移和水位变化进行现场监测,利用FLAC3D建立车站基坑降水开挖耦合模型,分析了围护结构的变形特性以及基坑内外土体竖向变形规律。结果表明围护桩体最大水平位移在0.5倍左右坑深处;基坑开挖对周围土体在0至2.5倍坑深范围内的沉降变形影响显著,最大沉降值发生在距离基坑边缘约0.55倍坑深;降水引起的基坑内外沉降随时间增加呈减小的趋势,降水与立柱桩联合作用使坑底隆起显著减小,基坑内外同时降水有利于解决红砂岩透水问题。考虑流固耦合的数值模拟与现场监测相结合预测兰州地区基坑变形更具科学性。     

基坑开挖对周边环境的影响分析

为探究基坑降水开挖过程中基坑及周边环境的响应,以西北某实际基坑工程为背景,通过Plaxis 3D软件建立模型,分析了基坑开挖过程中基坑及周边环境产生的变形和围护结构锚杆上力的变化.结果表明:基坑开挖产生的土体变形是一个三维问题,剖面土体的变形受基坑阴、阳角的影响,这种影响的强弱与剖面距基坑阴、阳角的距离有关;在基坑围护结构中,锚杆锚固效果比土钉好30%左右,桩锚支护效果比复合土钉墙好20%左右;下排锚杆比上排锚杆承担更多的主动土压力,其自由段轴力比上排锚杆大;位于复合土钉墙支护段附近的道路受基坑开挖影响,其倾斜方向由最开始的朝坑外倾斜转变为朝坑内倾斜;位于桩锚支护段附近的既有建筑变形均在相关规范允许范围内,周边既有建筑处于安全状态.     

卵石地层偏压深基坑支护结构力学特性及影响因素分析

依托洛阳市周山大道下穿开元大道项目,对卵石地层偏压深基坑支护结构力学特性及影响因素进行研究。采用MIDAS GTS NX建立二维有限元模型,对比不同条件下支护结构侧向位移、弯矩和轴力,探讨深基坑旁偏压荷载位置、大小、分布宽度及基坑开挖深度对基坑支护体系变形的作用,得出桩身随条件变化方程式及相关系数。结果表明:当堆载达到60kPa,左侧桩体位移变幅为56.80%,右侧桩体位移小于左侧且向远离基坑方向移动,坑边荷载大于等于105kPa时桩体变形将达到本项目规定预警值;堆载与坑边距离的大小和围护桩侧移量呈极高相关,基坑至堆载距离大于1.5倍设计开挖深度时,支护结构受力变形趋于稳定;基坑开挖深度达到1.8倍设计开挖深度时,基坑灌注桩受到荷载分布宽度影响几近于零。工程实测值与模拟计算值对比分析,验证了本文方法准确性,可为偏压深基坑工程提供借鉴。