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.     

静压沉桩对邻近地下连续墙变形的影响

以半无限土体中圆孔扩张解答为基础,运用弹性地基梁理论,通过简化基坑内部支撑条件以及墙端约束条件,得到了静压沉桩对邻近基坑地下连续墙变形影响的弹性解答,并分析了沉桩深度和沉桩距离对地下连续墙侧移的影响规律.研究结果表明:静压沉桩对邻近地下连续墙变形有较大影响,尤其对开挖面以下地下连续墙的侧向位移影响更加显著.当沉桩深度超过开挖深度后,地下连续墙产生的位移随沉桩深度不断增加;沉桩超过地下连续墙深度后,继续沉桩对地下连续墙的位移影响逐渐减弱.桩径越大,地下连续墙产生的位移越大.沉桩离地下连续墙越近,地下连续墙产生的位移越大;当沉桩距离增大到15倍桩径时,沉桩影响可以忽略.     

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.     

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。     

考虑工程桩影响的软土深基坑抗隆起稳定性分析

深基坑坑底工程桩的存在不可避免地会对深基坑开挖的性状产生一定的影响,考虑工程桩的存在对深基坑开挖变形和抗隆起稳定性的影响研究尚不多见.设置坑底有工程桩和无工程桩两种情况,采用强度折减有限元法对软土深基坑抗隆起稳定性进行对比研究,分析基坑宽度、坑底软土层厚度、地连墙插入深度和坑内工程桩对基坑变形和抗隆起稳定性的影响.结果表明,考虑工程桩时基坑抗隆起稳定性明显高于无桩时的情况,基坑宽度对抗隆起稳定性的影响并不明显,坑底软土层厚度、地连墙插入深度、桩间距和桩长都能在一定范围内对基坑变形和基坑抗隆起稳定性有较大影响,而超过一定范围后影响并不明显,因此需要合理选取工程参数.     

基于离心试验的承压水基坑变形稳定影响因素

针对上海地铁M8线黄兴路车站深基坑,采用离心模型试验研究第⑥硬土隔水层缺失与否、基坑开挖深度和承压水头高度等因素对承压水基坑变形稳定的影响.试验研究结果显示:(1)不论存在或缺失第⑥隔水层,基坑最大变形均随着开挖深度和承压水头的增加呈非线性增大,开挖深度影响最大的是坑周地面沉降和连续墙墙脚位移,承压水头影响最大的是连续墙墙脚位移和坑底隆起变形.(2)不论存在或缺失第⑥隔水层,开挖深度对基坑变形影响的敏感性比承压水头大.(3)基坑开挖深度较小、承压水头较低时,第⑥隔水层缺失与存在相比,基坑最大变形差异较小;随着开挖深度和承压水头的增大,两者变形的差异越来越大,缺失第⑥隔水层不利于基坑稳定.     

考虑地下水时土钉参数对基坑稳定性影响

为研究考虑基坑地下水渗流的情况下,土钉长度、倾角、竖向间距及土钉布置位置等参数对土钉支护基坑稳定性的影响,采用有限元强度折减法进行分析.计算结果表明:在支护条件一定的情况下,基坑开挖计入地下水渗流影响时的稳定安全性较低;基坑的安全系数随着土钉长度的增加而增大,而增长幅度会逐渐降低;存在土钉最优倾角使基坑稳定性最强,安全系数最大.考虑地下水影响时,土钉的最优倾角为20°,而忽略地下水时的土钉最优倾角为15°;是否考虑地下水对土钉最优位置的影响不明显.     

红粘土侧向卸荷真三轴试验及其力学特性分析

采用刚柔复合型真三轴仪,模拟基坑实际开挖过程,进行了三向主应力不同的单面侧向卸荷真三轴试验,分析了侧向卸载和竖向加载条件下红粘土的应力应变关系、变形破损过程及其强度参数随基坑开挖的变化特点。根据红粘土强度参数在基坑开挖过程中的变化特点和工程实践确定强度折减系数,采用双强度折减法对土体强度参数进行分步折减,并选用FLAC 3D程序和摩尔库伦模型对红粘土深基坑工程开挖的力学过程进行数值模拟。结果表明,加卸载条件下红粘土变形破损的力学机制完全不同,土体强度参数随基坑开挖深度的增大而减小,变化的范围、幅度和速度以递增方式变化。在相同竖向荷载条件下,开挖过程的土体较受压过程的土体更易变形破损而失稳。     

考虑地震影响的地下连续墙稳定性拟静力法研究

研究了在地震作用下,地下水位、锚杆极限抗拔力、土体的内摩擦角及墙体嵌入深度对地下连续墙稳定性的影响.土压力和水压力以及墙体的惯性力利用"一般楔体地震分析法"计算.墙体的稳定性利用拟静力法,从抗倾覆安全系数和抗滑移安全系数的角度分析.实例计算结果显示:随着地震水平加速度系数的增加,其稳定性逐渐降低;非开挖侧地下水位高度、土体内摩擦角、锚杆极限抗拔力以及墙体嵌入深度对地下连续墙的稳定性也有着重要影响;此外,土体的内摩擦角对地下连续墙的抗滑移安全系数的影响比抗倾覆安全系数的影响大,而锚杆极限抗拔力对墙体抗倾覆安全系数的影响相对比较大.     

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。     

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.     

某地铁车站深基坑支护方式的FLAC~(3D)模拟分析

以南宁市大学鲁班路地铁车站基坑开挖支护为背景,对深基坑地下连续墙内支撑支护结构进行数值模拟分析。运用数值模拟软件FLAC~(3D)构建数值模型,分析基坑在不同开挖阶段下的位移、剪应变增量及内支撑轴力等。在地下连续墙内支撑支护下基坑底部最大竖向位移约为9.5 cm,基坑底部隆起位移量中间大,两边小;基坑侧壁最大水平位移为2.0 cm,出现在基坑长边中轴处;随着开挖深度的增大,剪应变增量影响范围呈现先略微减小再增大的趋势;内支撑轴力大小与基坑开挖深度成正比,且在第1道内支撑上出现了拉力。     

深基坑逆作法施工土方跃层开挖的数值模拟与实测分析

结合某大型深基坑工程实例,借助大型岩土类有限元分析软件Midas-GTS,对基坑在土方跃层开挖施工过程中地下连续墙与临界基坑地表的变形进行动态的数值模拟;同时,通过地下连续墙的水平变形监测,获得地下连续墙典型测点随基坑开挖深度变化的曲线。通过对数值模拟成果和现场实测结果的综合分析与对比,获得该深基坑土方跃层开挖过程中地下连续墙及周边土体的变形响应特征。结果表明:土方跃层开挖将对地下连续墙及周边环境产生不利影响,其产生的地下连续墙最大水平位移值约20 mm,但仍在合理值范围内;适当的采取施工措施,如在基坑四周尽可能预留较多反压土,可有效减小土方跃层开挖对地下连续墙产生的不利影响。研究成果对指导类似深基坑的设计和施工具有重要的参考价值。     

无支撑基坑变形特性的三维有限元分析

建立三维有限元模型对采用格型地下连续墙和高桩梁板地下连续墙围护结构的船坞基坑进行分析,计算中假定土体为横观各向同性体,考虑土与结构的共同作用以及土体分区开挖.通过分析实测数据和计算结果,研究了无支撑船坞基坑开挖过程中格型地下连续墙和高桩梁板地下连续墙的变形特性.计算结果表明,船坞基坑围护结构的变形性状受其结构形式以及施工工况的影响,基坑内部桩基对船坞基坑围护结构变形影响较大,船坞基坑的开挖对临近基坑的影响很小.     

深浅交替地下连续墙的变形研究

深浅交替地下连续墙作为一种新的地下连续墙形式,其应用较其他形式的地下连续墙更为广泛,研究其在基坑工程中的变形规律具有重要意义。通过对某基坑工程中深浅交替地下连续墙的变形性状进行监测,将不同深度处的水平位移以及地下连续墙墙顶沉降量与时间关系进行分析,采用模拟软件进行支护计算,得到各个开挖工况下深浅交替地下连续墙墙体竖向和水平位移的变形规律。     

常州某地铁站基坑施工临近地面沉降规律研究

结合常州地铁1号线某地铁站监测数据,分析该地铁站深基坑变形规律,研究表明基坑开挖引起的地表变形总体呈凹槽形,可近似用多项式进行拟合;地表沉降最大值距离地下连续墙约0.5 H(H为基坑开挖深度);地面隆起出现在距离基坑断面较远处;基坑变形具有明显的时空效应;基坑最大沉降监测点历程曲线可以用函数进行拟合.研究成果可用于常州地区地铁站深基坑稳定性评估.     

黄浦区洛克外滩源深基坑监测研究

结合大量现场实测数据,系统分析了基坑开挖过程中维护结构变形、地表沉降以及周围建筑物的变形规律,监测结果显示:维护墙体变形整体呈"纺锤"状,并具有明显的时空效应,随着开挖深度的不断加深,地下连续墙水平位移的最大值也不断向下移动;地表沉降曲线表现出明显的"沉降盆",在距离基坑边缘一定距离处达到最大值,并随着距基坑距离的不断增大,地表沉降逐渐减小,且深层土体的开挖对地表沉降的影响尤为明显;加强邻近历史建筑物侧的基坑维护和防水措施以及对历史建筑物地基的加固处理有效地控制了历史建筑物沉降.结论对在密集建筑群中软土地基上基坑设计和开挖具有一定的实用价值和借鉴意义.     

基坑土钉支护边坡有限元稳定性分析方法探讨

针对基坑土钉支护开挖边坡的稳定性,应用强度折减法和滑面应力法2种有限元法对基坑边坡是否采用土钉支护获得的安全系数和滑动面形状进行了分析.采用土钉支护的基坑边坡,由于在强度折减时,仅仅对土体强度参数进行了折减,未考虑土钉自身的强度降低,因而,采用2种有限元方法得到了不同阶段下虽然安全系数一致,但滑动面形状和位置不同的结论.提出了将土钉支护对土体以及边坡的作用考虑进去,以实现土钉支护技术在项目工程施工中更具现实的理论意义的意见.     

深大圆形基坑开挖变形特性数值分析

基于三维有限差分程序FLAC3D,分析了砂土及黏土中圆形基坑开挖引起的维护结构及坑底隆起变形规律特性,并通过调整圆形基坑的开挖半径,研究了基坑开挖半径对维护结构及坑底隆起变形的影响.数值模拟结果表明:土体类别对基坑变形特性分布没有显著影响;圆形基坑维护结构变形呈"后仰"式分布,且最大水平位移随开挖半径增大而不断增加,当连续墙结构其插入比控制在0.67左右时,其基坑变形大小能满足规范设计要求;随着开挖深度的增加,坑底隆起变形逐渐增大,当开挖半径达到60 m后,最大隆起变形不随开挖半径的增大而增加,且最大隆起变形区域基本位于0.2~0.8倍的开挖半径范围内.     

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。