深基坑开挖和降水对紧邻既有地铁隧道的影响

以深圳某深基坑工程为案例,利用Midas-GTS有限元软件建立三维数值模型,基于流固耦合理论分析基坑开挖和降水对紧邻既有地铁隧道产生的影响,以期为实际的基坑设计和施工提供有效的数据参考。结果表明:基坑降水造成的地下水渗流具有空间差异性,基坑长边侧渗流速度大于短边一侧,且地铁隧道处水力梯度较大;最大总位移出现在地铁隧道中部,且近基坑侧隧道产生的总位移比远离基坑侧隧道多一倍,其中最大水平位移发生在隧道侧边,最大沉降位移发生在隧道顶部;测斜位移曲线具有明显的拐点,临近地铁隧道的基坑长边一侧在35～40 m深度处可能形成潜在滑动面。     

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。     

长江漫滩悬挂式止水帷幕基坑变形规律研究

针对因长江漫滩悬挂式止水帷幕基坑降水环境影响特征认识不清而引发的环境问题,以南京长江漫滩地区某悬挂式帷幕地铁基坑工程为背景,建立基坑开挖降水耦合作用的流-固耦合数值分析模型,研究基坑降水开挖耦合变形的一般特征以及地连墙插入比对环境影响的控制作用.研究结果表明：长江漫滩基坑降水具有明显的流固耦合效应,地表总沉降由土体固结以及渗流引起的围护结构侧移导致的地表沉降组成,流固耦合作用下地表沉降量和沉降范围大于非流固耦合作用;流固耦合模式下降水施工前期引起地连墙悬臂形侧移增量,后期引起地连墙类似于踢脚形的侧移增量;非流固耦合模式下,满足基坑结构稳定后,地连墙深度继续增加对其峰值侧移和地表沉降影响甚微,而流固耦合模式下地连墙侧移峰值则先减小后增大,且坑外地表峰值沉降在地连墙一定插入深度范围内呈线性发展.     

基坑开挖对临近既有地铁隧道影响分析

为研究基坑开挖对临近既有地铁隧道结构的影响,以济南历下医养结合中心项目近接地铁R3线施工为工程背景,开展风险判定并采用 FLAC3D 进行大型三维数值模拟研究。结果显示：基坑外部作业对地铁隧道的影响等级为二级;隧道开挖引起地表沉降模拟结果与实测数据基本吻合,数值模拟结果较可靠;基坑开挖引起左线隧道竖向位移最大-2.27mm、水平位移最大4.59mm,右线隧道竖向位移最大-3.0mm、水平位移最大5.19mm,左线隧道轨道竖向位移最大-2.27mm、轨向高差最大0.528mm,右线隧道轨道竖向位移最大-3.0mm、轨向高差最大0.763mm,均出现在B基坑西侧;基坑开挖引起径向附加压力很小,在10~20kPa范围内。总体上基坑开挖对隧道结构造成的影响均小于规范限值。     

基坑开挖对邻近既有隧道变形的影响

以某深基坑项目为例,利用小应变硬化模型对基坑开挖全过程进行模拟计算,结合坑外土体三维应力和隧道位移监测结果,研究基坑开挖对邻近既有隧道变形的影响。结果表明：土体三维应力和隧道变形计算结果与实测数据基本吻合,说明了计算模型的可靠性;基坑开挖引起围护结构向基坑方向最大偏移量为25.8 mm,引起邻近基坑地表最大沉降量为17.7 mm;基坑开挖引起左线隧道向基坑方向最大水平位移约为2.3 mm,向深度方向最大位移约为1.3 mm,与实测值基本吻合,符合规范要求;左线隧道管片最大轴力约为680 kN,最大弯矩约为58 kN·m,隧道砌筑管片能够满足强度要求;基坑外不同位置的隧道在基坑开挖期间均向基坑方向偏移,竖向位移表现为上浮。     

基于流固耦合的泥水盾构隧道施工引发地表变形

利用泥水盾构隧道开挖面平衡稳定原理,对泥水介质渗透的微观机理进行分析.同时,以具体工程为研究对象,结合流固耦合基本原理对由于开挖面泥水渗流所引起的隧道开挖位移场进行计算分析.研究结果表明:泥水介质向开挖面前方土体渗流时,将引起隧道地表附加沉降,且泥水压力大于主动土压力时,泥水压力越大,附加沉降量越大,但总沉降量越小;泥膜渗透系数越小、泥膜厚度越大附加沉降越小;适当增加施工进度有助于减少附加沉降.因此,在高渗透性地层条件下采用泥水盾构施工时,应确保泥水介质的质量,适当提高施工进度,尽量减少泥水渗透对开挖面稳定性及地表变形的小利影响.     

合肥地铁盾构隧道下穿河道施工数值模拟分析

文章针对合肥地铁1号线盾构下穿南淝河存在的安全隐患,基于流固耦合原理与有限差分方法,采用FLAC3D对隧道盾构开挖流固耦合效应进行模拟,分析了盾构推进过程中隧道周边土体孔隙水压力规律、竖向应力场、拱顶沉降等。研究表明:盾构开挖导致隧道拱顶及两侧土体孔隙水压力明显降低,地下水在水压力的驱动下向拱顶与两侧流动,这些部位容易出现危险,要防止涌水事故的发生;考虑流固耦合后,围岩竖向应力值变大,最大拉应力与压应力均变大,隧道周边局部围岩出现较大的应力集中现象,对隧洞安全不利,拱顶竖向位移增大,竖向位移在水平方向从隧道中心向两侧不断减小,而土体后期固结沉降占最终沉降的比例达到30%,要加强后期监测,防止沉降过大影响隧道安全。     

竖井工法开挖深基坑对下卧既有隧道上浮变形的控制

基坑开挖卸荷将改变地应力平衡状态,位于基坑正下方的地铁隧道将随基底一定深度范围内土层回弹而发生上浮变形。本文结合深圳地铁11号线正上方某采用竖井工法开挖的基坑工程为例,通过建立三维有限元模型分析下卧地铁隧道随竖井开挖过程的变形规律及竖井工法保护机制。结果表明：基坑开挖对下卧地铁隧道竖向卸荷作用显著,采用竖井工法能有效减缓隧道上浮趋势,减小最终上浮量;隧道纵向变形呈双峰形态,纵向变形曲率半径未超过规定值;隧道横截面随开挖过程而发生两侧拱腰压缩、拱顶与拱底之间拉伸的变形趋势,附加弯矩随开挖卸载率增大而逐渐减小,最大附加弯矩位于拱顶附近;竖井工法能减小基底土层的扰动程度,有效抑制基底土体以及隧道围土塑性区发展深度和面积,从而有效控制下卧地铁隧道的隆起量。     

基坑开挖对临近地下管线的影响分析

文章以合肥某地铁车站深基坑为工程背景,依据岩土工程地质勘查资料,运用有限差分软件FLAC进行数值分析,结合基坑围护结构-土体-管线三者为一体的统一体系,研究了基坑开挖对临近地下管线变形和受力性状的影响.结果表明,管线的最大水平与竖向位移均发生在基坑中部,且水平位移受基坑开挖的影响较大;沿轴向方向上管线内侧的弯矩从端头到坑角先增大后减小,并在坑角处达到最小值,进入基坑开挖范围之后管线的最大正弯矩发生在距坑角12 m处横截面的内侧.     

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.     

基坑开挖对邻近盾构地铁隧道变形机制研究

基于Mindlin理论对基坑降水开挖诱发邻近地铁隧道的应力应变及沉降进行理论研究。在结合逆作基坑实际开挖工况条件下,采用MIDAS/GTS大型三维有限元软件分析了基坑考虑不同降水情况下邻近盾构地铁隧道变形情况,并对不同模拟方案结果进行对比。结果表明,地铁隧道结构模拟结果合理,考虑降水情况下坑外土体的附加变形要比基坑开挖卸荷作用引起的土体变形大得多,抵消了隧道上抬变形趋势,使隧道产生了偏向基坑方向的变形,变形量值也大得多。     

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...     

上海世博500kV地下变基坑降水流固耦合分析

以上海500 kV世博地下输变电站为工程背景,以Biot固结理论为基础,采用数值方法对深基坑降水开挖过程进行了流固耦合分析.模拟抽水试验,并采用位移和孔压反分析法确定土层计算参数.建立流固耦合分析模型,分别采用稳态分析法和生死单元法模拟基坑的降水和开挖过程,同时求解出渗流场和位移场的变化.通过计算值与实测值的比较,证明了流固耦合方法分析基坑降水的正确性和可行性.     

基坑开挖引起下部地铁隧道变形控制研究

以南京上跨地铁隧道的基坑工程为背景,文章运用MIDAS GTS软件建立三维数值分析模型,对基坑施工进行全过程动态模拟,计算结果与工程监测数据基本吻合;通过理论分析和数值模拟计算得出了基坑开挖过程中影响运营隧道变形的关键因素,计算结果表明,基坑开挖不可避免地引起坑底土体发生变位,带动土体中的隧道产生位移;探讨了减少基坑开挖对紧邻地铁隧道影响的控制措施。     

深基坑降承压水对墙体变形和地表沉降的影响

针对深基坑施工引起的环境变形问题,采用流固耦合数值方法,探讨了深基坑降承压水对墙体变形和地表沉降的影响规律.依托工程实例,采用基于Biot固结理论的流固耦合分析方法,通过力学和渗流交替迭代计算模拟开挖降水的耦合作用,并以实测数据验证该方法的合理性.建立三维数值分析模型,对比有无降水条件下基坑的墙体变形和地表沉降,获得深基坑降承压水引起的坑外附加地表沉降曲线,并与相同水位变化下一维固结理论的计算结果对比,探讨两者间的差异及其产生机理.研究结果表明:深基坑降水对墙体变形影响较小,但会明显增大坑外地表总沉降量及其影响范围;基坑降承压水引起的坑外附加地表沉降在墙后1.5倍开挖深度以外,与一维固结理论的计算结果相同;墙土共同作用是导致深基坑降水引起的坑外附加地表沉降在墙后1.5倍开挖深度范围内波动的主要原因.     

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.     

地铁施工考虑流固耦合效应对地表沉降影响

为探索城市浅埋隧道在流固耦合作用下产生的地表沉降,基于流固耦合分析理论,以某城市地铁隧道为例,运用有限差分软件FLAC-3D建模计算,对比分析了考虑流固耦合效应与否的地表沉降量,并与实际检测值比较;绘制出竖向位移等值线;并在流固耦合作用下,研究了不同地下水位高度的隧道施工对地表沉降的影响.结果表明:流固耦合作用下,地表沉降值与实测值基本吻合;隧道开挖周围区域等值线密集;地下水位高度对隧道施工的地表沉降量影响较大.     

基于修正Mohr Coulomb模型考虑非饱和效应的基坑开挖

建筑施工的第一步便是开挖基坑,影响基坑及周边建筑稳定性的因素众多,而针对基坑的研究往往忽略了降水渗流的影响以及由此带来的非饱和效应。基于北斗GNSS监测参数反演,在考虑非饱和效应的基础上,以湖南常德某基坑开挖项目为背景对施工全过程进行了仿真模拟。并对内支撑轴力、渗流以及非饱和效应、坑外土应力分布进行了分析研究。研究表明：①基坑开挖阶段对坑外土体的扰动相对支护施工阶段更大;②非饱和效应对基坑稳定性的影响较小且主要体现在对其坑外土体沉降的影响;③矩形基坑四个角位置的内支撑会出现拉应力集中。     

行车作用下盾构隧道下穿框架桥梁耦合动力学特征

为分析行车作用下盾构隧道下穿既有铁路框架桥梁结构的耦合动力学影响,基于铁路大系统动力学与有限元理论,建立列车-有砟轨道-框架桥梁-土体-盾构隧道耦合动力学模型,研究不加固地层和加固地层开挖完成后所引起的既有铁路框架桥梁结构的沉降变形规律,引入ABAQUS^?-MATLAB^?联合仿真、时变耦合和多步长动力迭代求解策略,对盾构隧道下穿和行车作用耦合效应下既有铁路结构的动力响应进行数值仿真,分析和评估耦合效应下的列车动力学行为和行车性能。研究结果表明：相对框架桥梁不对称下穿,盾构隧道导致结构沉降变形呈不对称分布,左线先行开挖引起的沉降大于右线的沉降;加固地层能够减小盾构开挖引起的沉降变形和车致振动位移,但会增大车致振动加速度及框架桥梁应力;盾构开挖对列车运行造成附加影响,系统动力响应、车辆运行安全性和平稳性指标都与运行速度呈正相关,速度超过120 km/h后有跳轨风险;在速度为160 km/h时,车体振动附加影响增幅可达到136.03%。在施工过程中,应注意加固开挖造成的车致振动加速度增大现象,同时应当考虑降速通过盾构隧道下穿区段。     

开挖卸荷引起地铁隧道位移预测方法

目前越来越多的基坑工程位于已建地铁隧道之上或两侧 .近距离基坑开挖土体卸荷势必引起隧道的位移变化 ,因此如何预测和控制隧道变形、确保隧道使用安全日趋重要 .为此研究了处于软土基坑之下的地铁隧道的位移变化规律 ,分析了基坑工程中时间、空间效应对隆起的影响规律 ,提出了时间、开挖宽度影响系数 ,推导出考虑基坑施工影响的隧道位移变形的实用计算方法