地铁深基坑围护结构安全监测与数值模拟分析

为了研究地铁基坑开挖过程中围护结构的安全性,以广东省某地铁车站为工程实例.介绍了基坑开挖方法,利用MIDAS/GTS对基坑开挖过程进行了模拟,并与不同工况下的桩身位移变化和支护轴力监测进行了比较.结果表明,围护桩顶和桩底位移较小,围护桩的最大位移位置随开挖深度的变化而移动,最大位移位置逐渐下降,最大位移接近第三梁内支撑的顶部.模拟轴力结果显示:标准段距离盾构井约50 m内冠梁呈受拉状态.模拟和现场轴力监测数据显示:第一道标准段内支撑轴力大于盾构井内支撑轴力,随着开挖深度的增加,轴力最大值内支撑位置也在下移,最终出现在盾构井第三道内支撑上.     

基于FLAC3D的深基坑支护三维数值模拟分析

为研究基坑不同支护方式对围护结构变形及稳定性的影响,利用FLAC3D三维快速拉格朗日差分方法对某地铁深基坑分步开挖与支护进行数值模拟,并对两种支护方案进行对比分析。研究结果表明:地下连续墙最大水平位移出现在墙顶,且位于地下连续墙长度方向的中部;在分步开挖时,第一步开挖时地下连续墙的位移变化率与第二步开挖时的位移变化率相同。研究还发现,采用地下连续墙加内支撑的支护方案对地下连续墙的侧向位移有较明显的抑制作用。     

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。     

深基坑桩锚支护位移及内力数值模拟分析

利用FLAC3D数值模拟软件,按照实际施工工序模拟基坑开挖支护全过程,得到了桩锚支护结构以及基坑外土体沉降和基坑侧壁水平位移随基坑开挖的变形规律:随基坑开挖深度的增加,基坑外土体沉降逐渐增大,变化曲线呈"勺状"分布;基坑顶和基坑侧壁水平位移随开挖深度增加均逐渐增大且都在开挖至基坑底时位移最大;桩身弯矩最大值处基本出现在基坑开挖深度1.5 m以上的位置,最大负弯矩值为76.7;锚索轴力最大位置出现在锚索的端头处,且从端头位置向端尾位置逐渐减小,而第1排至第3排锚索最大值逐渐增大,说明支护结构中第2、3排锚索起主要作用,验证了深基坑桩锚支护的可行性。     

基于有限差分法的基坑围护结构变形分析

针对基坑开挖过程围护结构变形稳定性问题,基于有限差分数值方法,以合肥地铁大东门车站为研究对象,分析了基坑开挖过程中深基坑土体和围护结构的内力及变形情况.研究表明:随着深度的加大,地下连续墙围护结构水平变形不断增大,墙体向基坑内不断发展变形,形态上呈凸肚状;基坑开挖过程中最大主应力和最大主应力差均在围护结构上,最大剪应力和塑性区主要分布在基坑的底部和周边地表;基坑交界处的桩轴力较大,并且轴力变化曲线呈折线形.     

地铁车站深基坑开挖监测与数值模拟研究

以郑州市某地铁车站的深基坑工程为研究背景,运用有限元分析软件MIDAS/GTS NX建立整体有限元模型,对基坑开挖的每步施工过程进行数值模拟。探讨了深基坑开挖过程中地连墙的水平位移、周围地表沉降及内支撑轴力分布情况,用于判定深基坑在开挖过程中的稳定性和安全性。同时分别对深基坑开挖过程中周围的建筑物沉降、墙顶水平位移和沉降及支撑轴力进行了监测,并与数值模拟值进行对比。结果表明:理论计算值与现场监控值变化趋势基本一致,结果误差不大,均在设计报警值以内;墙体水平位移随着开挖深度增加而增大,且最大的位移逐渐向下移动,土体地表沉降的变形基本随着开挖深度的增大而逐渐增大,但内支撑轴力不随开挖深度的增大而增大,而是呈现波动的变化趋势;在深基坑开挖过程中,应重点对开挖引起的对墙体变形、地面过大变形和支撑结构内力进行监测。研究结果表明监控量测与数值模拟相结合能较好地运用于基坑开挖,也可为类似基坑工程的开挖提供一定的借鉴作用。     

深基坑施工对临近地铁隧道变形影响及参数敏感性分析

为研究深基坑开挖回填及支护结构参数对临近地铁隧道和地下连续墙变形的影响,依托广州地铁11号线基坑工程,在验证数值计算可靠性的基础上,利用有限差分软件FLAC3D对基坑降水开挖及回填过程中临近地铁隧道和地下连续墙的变形规律进行分析,并采用正交试验方法研究支撑刚度、地下连续墙嵌固深度和地下连续墙厚度对地下连续墙最大水平位移、地铁隧道最大水平位移和竖向位移指标的影响,分析确定各因素对上述稳定性指标的影响效果。研究结果表明：随着基坑降水施工的开展,地下连续墙的水平位移不断增加,最大水平位移位置也从顶部逐渐向下移,整体呈现近似中间大、两头小的抛物线形;随着基坑施工的开展,地铁隧道的水平位移曲线变得越来越凸出,其位移值较大的区域集中在基坑范围内,最终最大水平位移为8.55 mm,位于地铁隧道近基坑侧中轴线中部;地铁隧道在基坑施工作用下,产生的最大沉降量达3.76 mm,位于地铁隧道近基坑侧的中部;施工完成时地下连续墙的最大水平位移相对于开挖完成时增长了50%左右;采用极差法分析时,因素Ⅲ(支撑刚度)作用下各稳定性指标最大变形均值的极值均大于其他因素,支撑刚度参数对地下连续墙和地铁隧道变形的作用效果...     

某地区基坑支护结构设计与数值模拟分析

基坑开挖以及基坑支护是目前基坑工程中需迫切解决的工程难题,当前多采用数值模拟手段对常用支护结构进行对比分析.结合工程实例,运用大型有限元软件Midas/Gts建立模型,对西安某基坑工程的排桩+锚杆和连续墙支护等结构进行了数值分析.计算结果表明:锚杆+排桩支护作用下,桩基的整体位移较大,单根桩身弯曲变形较小;内支撑连续墙支护的情况下,桩基的整体位移较小,没有明显的弯曲变形但出现倾斜现象.根据实际工程情况,最终采用整体刚度较大的连续墙(排桩)加内支撑的支护方案,或直接采用地下施工结构的"逆作法"施工方案.该支护体系能够提供主动的支护力,有效阻挡土体的侧向位移,将基坑开挖导致对周围的影响效应减至最小.通过对常用的基坑支护结构的模拟分析,对实际工程以及类似项目的设计和施工起到一定的指导意义.     

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。     

基于正交试验的围护结构变形影响因素

深基坑开挖可能引起围护结构与周围土体的变形,而这些变形对各种影响因素具有不同的敏感程度.以上海长江西路越江隧道新建工程为例,根据实际土层分布建立了里程NK0+534.100处基坑体系横截面的几何模型,使用有限元分析软件ABAQUS进行了基坑开挖过程的数值模拟,分析了基坑施工过程中地下连续墙水平位移随深度的变化特征,对比研究了现场监测数据与数值模拟结果.选取地下连续墙厚度、窄基坑开挖深度、窄基坑开挖宽度3个影响因素,并对每个因素取3个水平,使用正交试验和正交表L9(34)实现了9种不同情况的数值模拟试验,并基于这些因素对地下连续墙水平位移的影响进行极差分析和方差分析.结果表明:数值模拟结果与现场监测数据吻合程度较好;对地下连续墙水平位移影响程度由大到小的因素依次为地下连续墙厚度、窄基坑开挖深度、窄基坑开挖宽度;地下连续墙厚度-地下连续墙的水平位移呈负相关,窄基坑开挖宽度、深度-地下连续墙水平位移呈正相关.研究成果对基坑施工过程中围护结构的变形分析具有一定的参考价值.     

不同地面附加荷载作用下桩加支撑基坑支护特性研究

为研究不同地面附加荷载作用下对桩加内支撑基坑支护结构的影响,以南京某工程为例,采用增量法结合弹性地基梁法的计算模型,分析了在各种附加荷载作用情况下,支撑轴力、支护桩位移和地面沉降的变化情况。结果表明：支撑轴力,支护桩最大位移和坑边地面最大沉降均与附加荷载大小呈正相关变化。附加荷载对基坑支护结构的影响存在有效影响点,反之对基坑支护结构不再产生影响。附加荷载的距离和深度对第一道支撑轴力的主要影响在1.0H之内(H-基坑挖深);附加荷载的距离和深度对第二道支撑轴力和桩身最大水平位移的主要影响在1.5H之内;附加荷载作用宽度对支护结构的主要影响在1.0H之内,最大地面沉降的有效影响点随着附加荷载的增大逐渐外移。     

地下连续墙深基坑支护结构中钢支撑性能研究

为了研究地下连续墙中钢支撑的受力和变形性能,通过一工程实例,在数值模拟的基础上,从支撑的最大轴力、地下连续墙的最大变形以及地表沉降值等三方面验证支护方案的可行性;研究了预加轴力的施加对钢支撑的支护效果所产生的影响,得出预加轴力的合理数值;进一步对钢支撑基坑支护方案进行优化,从而将钢支撑轴力的使用效率由目前工程实践中的25%左右提高到39.5%,并提出了提高钢支撑轴力使用效率的途径。     

地铁站深基坑桩撑支护开挖变形

以济南地铁邢村站基坑开挖支护为工程依托,通过理论分析、数值模拟和监控测量相结合的方法,首先在理论方面阐明基坑变形的理论依据,然后利用有限元软件ABAQUS对邢村站基坑开挖的全过程进行了模拟,并结合现场的监测结果,对基坑开挖过程中围护结构的水平与竖向位移和基坑周边的地表沉降以及支撑结构的轴力变化进行了分析。研究结果表明：随着基坑的开挖,基坑顶部呈现出逐渐向坑内运动的趋势,并且随着开挖过程中支撑结构的施加,围护结构整体呈现出向坑内变形的“弓”形分布,在支撑施加的部位,变形明显减小;由于基坑开挖土体的卸荷,围护结构出现隆起变形;地表沉降曲线呈现“U”形分布,并且随着基坑开挖深度的逐渐增加,地表沉降最大值逐渐增大,基坑开挖的影响范围基本在0～20 m内;各道支撑的轴力呈现出逐渐增加的趋势,下部的支撑发挥作用的效应更明显,并且下部支撑轴力大于上部支撑的轴力。     

佛山地铁花卉世界站基坑开挖对周边环境影响研究

地铁车站基坑开挖施工过程容易发生基坑围护结构稳定性问题,也会对周围环境产生不利影响,引发安全事故甚至造成经济损失与人员伤亡.佛山地铁2号线花卉世界站基坑工程地质条件复杂,通过现场监测分析和数值仿真模拟,研究基坑开挖过程中的支护结构水平位移和轴力、邻近管线的受力与位移,以及邻近基坑建筑物的位移情况.结果显示本站围护结构0.6倍深度处水平位移最大,0.75倍深度处的支撑轴力最大,第三道支撑设置前的开挖容易引发最大的周边建筑与管线位移.本文的研究可为佛山地铁车站基坑风险预警体系的构建提供参考.     

季冻区地铁车站深基坑支护体系合理性分析

为研究季节性冻土区地铁基坑由冻胀引起的支护体系的受力变形问题,基于呼和浩特1号线某车站深基坑工程,利用COMSOL Multiphysics软件进行二次开发,开展温度场、水分场和应力场耦合模拟,重点研究越冬地铁深基坑地下连续墙的水平位移以及内支撑轴力的变化。通过模拟改变内支撑纵向间距对原支护体系受力变形的影响来对结构进行优化,并对优化方案的适用性进行评价。结果表明：冻胀变形主要集中在0.45H（H为基坑深度）范围内,该范围内基坑围护结构需加强处理;地下连续墙和8m间隔的内支撑支护是较为合理的支护方式。研究成果可对呼和浩特地区修建地铁车站深基坑支护工程提供参考。     

上海上中路隧道基坑工程施工监测分析

通过对上海上中路隧道基坑工程施工过程中地下墙墙身水平位移、钢管及钢筋砼支撑轴力及地表沉降的监测分析,发现连续墙体水平位移受开挖影响比较明显,变形增量存在一定的滞后性。强调开挖导致支撑轴力明显增加,可以通过其骤变幅度来评估围护结构的稳定程度。随着开挖深度的逐渐增大,应分层进行挖土,以避免超挖卸载导致基坑内被动区土压力减小,影响支撑围护的稳定性。     

深基坑开挖与土钉支护三维数值分析

为探讨土钉支护基坑的变形特性与荷载传递机理,结合土钉支护的施工特点,采用FLAC 3D建立了考虑分步开挖与土钉支护的基坑计算模型,分析了基坑侧向变形、土体剪应变增量及土钉轴力传递特性.结果表明：逐级放坡开挖基坑的最大侧向变形深度位于下部斜坡,阳角是平面内变形的不利位置,放坡平台对于控制基坑变形具有积极作用;拉伸破坏与剪切破坏是坡面破坏的主要形式,采用剪应变增量可以直观判断基坑边坡滑动面的变化规律,土钉加固作用使滑动面有向土钉末端移动的变化趋势;土钉轴力沿长度分布与土钉深度位置相关,一般呈现中间大两端小的特点,土钉轴力最大值位置与潜在滑动面位置基本一致.     

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.     

基于PLAXIS 2D堆载变化下深基坑支护结构性状研究

为了深入了解深基坑开挖过程中两侧堆载变化对支护结构性状的影响规律,运用大型岩土工程有限元软件PLAXIS 2D模拟某工程基坑开挖全过程。分别计算了两侧对称堆载为0 kPa、20 kPa、40 kPa和60 kPa等不同条件下支护结构的位移、弯矩、剪力和内支撑轴力,并分析了其变化规律;然后用最小二乘法对两道混凝土内支撑轴力进行了简易拟合。计算结果表明：基坑开挖过程中堆载变化对支护结构的内力和位移有明显影响;在一定范围内支护桩最大水平位移和最大弯矩随着堆载的增加基本呈线性增加;支撑轴力的变化趋势与内支撑位置有关,不同位置的支撑随堆载的变化呈现不同的规律。     

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.