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。     

地铁车站深基坑开挖全过程的三维数值模拟分析

为研究地铁车站基坑围护结构的力学性状及周边土体变形情况,运用ABAQUS软件建立地铁深基坑开挖全过程的三维数值模型,在充分考虑材料非线性的基础上,结合特定断面分析基坑开挖全过程中支护结构和基坑的变形情况。结果表明：坑底竖向位移与开挖深度呈正相关,整体表现为“鼓肚子”的变形形式;随着开挖深度的增加,支护结构侧向位移先增大后减小,最大位移出现在墙体顶部以下0.7H～0.8H处,且端头井处侧向位移明显小于标准段;基坑开挖导致地连墙周边10 m范围内出现明显的地面倾斜,会对既有建筑物造成不利影响,距离基坑边缘30 m以外的地面倾斜则不会对地面建筑造成明显影响。     

地铁车站深基坑支护体系的数值模拟分析

在基坑的开挖过程中,支护结构的受力和位移是不断发生变化的。以长沙湘江橘子洲地铁车站深基坑开挖为例,运用三维有限元软件Midas-GTS对基坑的开挖过程进行了建模分析,得出了基坑开挖过程中支护结构的受力和位移情况,通过与实际监测数对比表明,这种三维数值计算方法能够反映施工中的真实情况,对实际工程有一定的指导意义。     

深基坑围护结构的动态稳定性数学分析

深基坑围护结构的稳定性在基坑开挖到一定深度后显得更为重要,而在这以前,开挖已积累了一定的监测数据,如何利用已积累的数据,分析和预报基坑在以后开挖工况中的稳定性成为研究的重点．为此,本基于非线性系统动态稳定性分析理论,建立了基坑在开挖施工过程中所服从的数学模型,利用建立的模型,分析了基坑围护结构的动态稳定性。     

深基坑降水开挖对围护结构弯矩与位移影响分析

为了获得深基坑降水、开挖对围护结构变形的影响情况,依托青岛大河东车站基坑工程实例,采用数值模拟手段对基坑降水、开挖引起基坑围护结构变形规律进行深入研究和分析。研究发现：基坑长边地连墙结构弯矩在支撑点处减小的幅度较大;地连墙结构弯矩为零的平面与位移曲线反弯点的位置呈现出一一对应关系;基坑降水引起其短边及长边地连墙结构的位移增量占总位移量的比例仅为8.97%及5.30%,说明开挖引起地连墙结构平面外水平位移的增量远大于降水期间的位移增量,且基坑短边地连墙结构对于降水的影响更为敏感。     

地铁车站深基坑围护结构变形规律监测

以西安地铁2号线北大街地铁车站北区深基坑工程为依托,完成了深基坑围护结构现场监测方案设计重点分析了桩身水平变形规律、锚索受力特点、钢支撑轴力分布规律结果表明,桩身水平位移,特别是桩顶水平位移,能直接反映围护结构变形特性,是围护结构安全状况的重要指标钢支撑对深基坑变形有明显的限制作用     

骑跨于既有隧道基坑的开挖过程数值模拟

随着城市轨道交通建设迅猛发展,加上城市土地和空间资源的有限性,使得新建基坑骑跨于既有营运隧道的情形时有发生。文章通过三维有限差分软件FLAC3D建立三维基坑模型,研究基坑在分层分块开挖过程中基坑围护结构、混凝土支撑和抗拔桩的力学特性,分析探讨下卧隧道隆起变形规律。数值模拟结果表明,基坑开挖完成后坑底隆起出现2个峰值,与周边建筑物的影响有关;基坑围护结构弯矩最大出现在基坑的中部,与其水平位移最大值出现的位置相一致;文中实例支撑的轴力以及下卧隧道的隆起均符合控制要求。文中模拟的数值结果以及分析的变化规律可以为今后类似工程提供参考。     

深基坑开挖影响的有限元模拟与监测

为研究地铁车站深基坑开挖过程对附近环境的影响,本文以合肥市某地铁车站深基坑项目为研究背景,利用MIDAS/GTS软件建立3D模型,并将数值模拟结果与施工现场监测数据进行对比。结果表明：在基坑开挖过程中,围护结构的水平位移呈现出先增大后减小趋势,最大模拟值约为10.8 mm,最大监测值约为10.0 mm;地表沉降变化曲线呈“抛物线”形式,最大模拟值约为11.9 mm,最大监测值约为12.1 mm;基坑底部隆起呈现出“中间大,两端小”的规律,最大模拟值约为19.3 mm,最大监测值约为19.0 mm。现场实测的变形趋势与数值模拟结果较为接近,说明数值模拟技术在合肥市地铁车站深基坑工程中的应用是可行的,可为类似工程提供参考与借鉴。     

悬挂式深基坑地下连续墙支护数值模拟及工程优化

现场监测难以预测基坑和围护结构后期变形规律,为提前预判并规避基坑破坏风险,采用数值模拟方法预测基坑变形及围护结构工作状态。依托南京市和燕路过江通道八卦洲明挖段实际工程,针对悬挂式地下连续墙深基坑支护方式,动态模拟基坑开挖,研究地连墙墙体深层水平位移和墙体弯矩变化规律,对比监测数据验证模拟合理性。改变悬挂式地下连续墙厚度及埋深,发现地连墙厚度增大可减小深层水平位移,但对抗弯性能要求较大;增大墙体埋深可减小水平位移和墙体弯矩,但超过一定深度影响减小,通过寻求墙体厚度及埋深合理值,优化施工方案。     

圆排式异型深基坑稳定性数值模拟分析

为定量分析圆排式异型深基坑支护的侧向变形特性与抗隆起稳定性,利用数值仿真软件Midas GTS NX对矩形深基坑及圆排式异型深基坑进行对比研究。研究结果表明:矩形深基坑受侧向挤压成"类工字型",最大侧向位移超过6 m,在实际工程中,基坑已经破坏坍塌,安全性差。对于圆排式异型深基坑,沿深度方向,粉质黏土层是易发生破坏的薄弱土层,同时开挖时隆起值最大,为17. 2 cm;在地连墙边界两侧,墙身侧向位移取得最大值2. 96 cm,充分证明圆排式异型深基坑相比于矩形深基坑具有足够的安全性与稳定性。     

天津融创广场基坑工程监测及数值模拟分析

针对天津融创广场基坑开挖工程,建立了考虑土与结构相互作用的三维有限元模型,计算得到了支护结构及支撑系统的变形和内力值．通过与现场监测数据的对比,使计算模型及分析方法得到了验证．分析结果表明：对于本工程具有深浅坑并存、平面形状复杂、采用多种支护形式的基坑,具有明显的空间效应,简单地采用弹性抗力法或平面有限元分析方法不能得到正确的分析结果,三维空间的有限元分析十分必要     

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。     

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。     

深基坑施工研究综述

由于深基坑工程自身的复杂性，其设计和施工一直是工程界研究的热点之一。从深基坑施工的角度，对目前的深基坑支撑方式、有限元辅助设计、信息化施工等进行了总结、分类和比较，并对深基坑施工的研究进行了展望。     

深基坑桩锚支护的数值模拟

对利用FLAC3D进行深基坑数值模拟时经常遇到的一个关键而又常被忽视的结构单元连接问题进行了详细探讨,阐述了结构单元的连接方法、种类与性质,利用结构单元连接理论对某一采用桩锚联合支护的深基坑开挖工程进行了模拟分析,研究了桩的最大水平位移、弯矩、内力以及锚杆轴力、附近建筑物基础底面沉降随施工过程的变化规律。指出桩的最大水平位移并不是发生在桩顶处,而是在基坑开挖到的位置附近;桩的弯矩在整个桩长范围内正负交替出现;桩的受力主要为压力,而且最大值也是出现在基坑开挖到的位置附近;锚杆轴力在端部最大,然后逐渐减小,在尾部几乎为零;附近建筑物基础在靠近基坑一端有被抬升的趋势,而另一端则有下降的趋势。     

地铁车站半幅盖挖深基坑混凝土支撑轴力分析

针对洛阳地铁1号线武汉路站半幅盖挖深基坑工程中混凝土支撑轴力异常增大,甚至远远超过设计控制值的现象,结合监测数据和施工现场实际工况,采用数值模拟的方法探讨了引起混凝土支撑轴力增大的主要因素。结果表明基坑明挖侧荷载、钢支撑位置、钢支撑轴力均对混凝土支撑的轴力大小产生显著影响,造成本基坑混凝土轴力增大的主要原因在于明挖侧的施工机械和运载车辆等所产生的较大荷载,因此工程中应控制基坑边的荷载值,并且在开挖过程中及时架设钢支撑和及时补充钢支撑的轴力。     

近海潮汐作用下深大基坑围护结构力学响应规律分析

为更好探明潮汐环境下近海基坑围护结构力学响应问题,提出了以实测墙边地下水位数据为基础的模型边界潮汐地下水位振幅反演分析方法,分析了不同振幅潮汐作用下地下水渗流衰减规律,并进一步研究了不同振幅潮汐地下水作用下基坑围护结构的力学响应规律及响应机理。研究表明：基于地下水渗流衰减规律的潮汐地下水位振幅反演分析方法不用对实际近海区域地质构造信息进行详细考虑,即可得到包含基坑的小范围区域分析所需的边界地下水位,在近海工程潮汐影响分析中具有良好的应用价值;靠海侧地连墙与强透水层直接接触区域以及坑中坑钻孔灌注桩更多受余弦型潮波作用,两者水平侧移摆动随时间呈“类正余弦型”变化规律,而靠海侧地连墙其他区域和背海侧地连墙由于自身协同变形和受其他地层不同相位孔压的作用,呈前后不对称的“不规则槽型”变化规律;潮汐作用下,背海侧围护墙体侧移振幅沿深度增大逐渐降低,但靠海侧围护墙体侧移振幅、弯矩增量分布以及内撑轴力与地层透水性密切相关,特别在进行受较大潮汐影响工程的结构设计时,应尽量避免静力工况最大侧移位置和弯矩峰值位置与强透水层位置重合。     

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。