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。     

复合土钉墙支护基坑颗粒流数值模拟研究

利用基于离散元理论的颗粒流软件PFC3d建立基坑开挖土钉支护的三维颗粒流模型,通过分析有复合土钉墙支护基坑和无复合土钉墙支护基坑数值模型的位移场和应力场,研究复合土钉支护基坑开挖过程的规律和土钉支护的机理。由于复合土钉的作用,复合土钉墙支护基坑和无复合土钉支护基坑在变形程度和变形模式等方面存在较大差异。复合土钉墙支护基坑挡墙变形较小,出现“两头小、中间大”的大肚状变形模式,坑底隆起量和墙后土体沉降量相对于无土钉墙支护基坑均较小。利用土拱效应来分析复合土钉支护机理,认为土钉支护作用不仅仅是土钉和土体之间相互拉拔作用,土拱效应才是复合土钉墙支护作用机理的关键。细观机理研究和颗粒流数值模拟为复合土钉墙支护基坑的机理研究提供新的思路和方法。     

复合土钉墙支护结构数值分析与研究

采用大型通用有限元计算分析软件ANSYS对某复合土钉墙支护基坑进行数值分析与研究.土体本构采用模量随深度变化修正后的Drucker-Prager模型,进行大量的数值计算与分析,研究开挖顺序和土钉长度等参数对坑壁水平位移、地表沉降和坑底隆起的影响,给出一些有益的结论,为今后工程中利用复合土钉墙进行基坑支护的设计与施工提供一定的参考.     

深基坑土钉支护整体三维有限元分析

运用非线性有限元软件ADINA,建立了一个深基坑土钉支护结构整体三维有限元模型.研究了土钉的轴力、开挖面水平位移、坑后地面沉降、坑底隆起.结果表明:在纯土钉支护结构中,中部土钉受力最大,最大开挖面水平位移出现在开挖面顶部,坑后地表沉降曲线呈"勺子"形状,最大沉降值处距基坑边的距离约为1倍的开挖深度.     

预应力锚杆复合土钉支护模拟研究

通过工程实例,采用数值分析的方法,模拟研究基坑开挖过程中预应力锚杆与土钉墙复合支护结构的受力性状、工作性能和作用机理,并在数值分析中利用强度折减法分析基坑开挖后的稳定性。     

松散沙层复合土钉支护作用机制的实例分析

复合土钉支护是土钉与预应力锚杆(索)、搅拌桩(止水帷幕)、微型钢管桩等支护形式中的一种或几种加固支护型式相结合而成.但整体作用机理并非各部分支护的简单叠加.本文主要结合一个复合土钉支护工程实例,来分析复合土钉支护中各部分支护形式所起的作用及计算原理.土钉是主要的受力结构;预应力锚杆可抵消掉一部分土压力,有效减少支护土体上部的水平位移;搅拌桩主要起止水帷幕作用,同时有利于坑底的抗隆起作用;微型桩能起到增强坑壁刚度的作用,减少坑顶水平位移和沉降.     

钉距和微预应力对复合土钉墙性能影响的有限元分析

以某深基坑土钉+水泥土搅拌桩复合土钉墙基坑开挖与支护的施工过程为研究对象,运用大型非线性有限元软件ADINA,在考虑基坑的整体空间作用的情况下建立了其整体三维有限元模型,分析了不同的土钉水平间距和微预应力对开挖面水平位移、坑后地面沉降、坑底隆起以及土钉轴力的影响,得出了一些有价值的结论,供设计和施工人员参考.     

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.     

地下水基坑预应力锚杆复合土钉支护的稳定性

为研究预应力锚杆复合土钉支护体系参数中土钉长度、倾斜角度、锚杆锚固段长度对基坑稳定性的影响,采用有限元方法,考虑地下水影响,建立基坑数值分析模型,通过强度折减法,研究预应力锚杆复合土钉支护与普通土钉支护在稳定性方面的差异.研究结果表明:预应力锚杆复合土钉支护土钉长度超过10 m时,对基坑稳定性影响效果显著;复合土钉支护土钉倾角由0°到15°改变时对基坑稳定性影响较大;锚固段长度的改变对基坑稳定性影响并不显著,当锚杆总长度及预应力值一定的情况下,存在锚固段与自由段长度的最优分配,使得锚杆施力最为合理,基坑最为安全.     

新型基坑支护方案在软土基坑中的应用

通过某软土基坑工程实例,结合有限元分析,验证了在软土基坑工程中,以复合土钉墙为支护结构,加上在基坑坑底堆砂包的组合方案具有经济合理和安全可靠的优点.     

锚杆+微型桩复合土钉支护基坑稳定的可靠性

考虑预应力锚杆、微型桩与土钉的共同作用,应用边坡极限平衡理论与圆弧滑动条分法建立了预应力锚杆+微型桩复合土钉支护基坑内部整体稳定性分析的功能函数与最危险滑动面的计算模型。将土体的力学参数作为随机变量,推导了功能函数对各随机变量的偏导数。利用改进的一次二阶矩法计算了预应力锚杆+微型桩复合土钉支护基坑内部整体稳定的可靠性指标,并分析了土体力学参数的变异系数对可靠性指标的影响。     

复合土钉支护内力与变形的模拟分析

为研究复合土钉支护体系中各构件的协同作用机理,应用FLAC-3D软件对纯土钉支护、土钉-预应力锚杆支护、土钉-微型桩-预应力锚杆支护三种支护方式进行模拟分析。结果表明：锚杆的深层锚固作用使各层土钉的轴力相对于纯土钉支护明显减小,且距离锚杆越近的土钉轴力下降越明显;预应力锚杆的挤压作用使土体的可能滑裂面后移,滑移半径增大,基坑边坡的稳定性增强;微型桩的设置,增强了其周围一定范围内土体的强度,改善了开挖后土体的应力场和边坡的稳定性;设置微型桩超前支护后,土钉及预应力锚杆的轴力均下降,但下降幅度不大;在土钉支护中相继增加预应力锚杆和微型桩后,基坑的水平位移明显减少。     

复合土钉支护中土钉内力实验

为了解土钉-预应力锚杆-微型桩复合土钉支护体系中土钉的受力情况,对北京市某复合土钉支护的深基坑工程中的土钉轴力进行现场原位实验,分析土钉轴力变化规律。结果表明：土钉受力具有时间效应与瞬时开挖效应,锚杆的张拉锁定可有效减缓上层土钉轴力的增长速度;土钉轴力的分布表现为两头小、中间大的特点,其峰值沿深度呈上下小、中间大的分布形式,最大峰值点位于基坑边坡中部;在坡脚附近,土钉最大轴力峰值点未出现在坡脚,而与坡脚有一定距离;喷射混凝土面层承受的侧向土压力较小,并随深度呈上下小、中间大的分布规律。     

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.     

基于协调变形的桩锚与土钉联合支护结构的设计计算

在桩锚与土钉联合支护结构的设计计算问题中,首先就要分析联合支护中桩锚结构和土钉结构所能承担的土压力.由于锚杆和土钉作用力的发挥依赖于基坑侧壁变形,因此研究桩锚与土钉联合支护结构中土压力的分配问题应考虑基坑开挖过程中侧移的发展进程,按协调变形来计算桩锚与土钉各自承担的土压力.通过对工程实例中基坑边壁侧移的计算,并与监测结果进行对比,验证了基于协调变形的联合支护结构的设计计算方法的合理性和工程适用性.     

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。     

水泥土桩复合土钉支护的失稳破坏及稳定性验算

土钉支护的特点是随挖随支,其锚固体强度随时间逐渐提高,在继续开挖过程中,基坑临空高度持续加大,使基坑边壁发生相应侧移变形,土钉开始发挥作用,因此其对施工开挖速度有较为严格的限制。水泥土桩复合土钉在施工过程中,由于水泥土桩强度和刚度的预先形成,限制了开挖施工阶段的失稳破坏,并使基坑边壁的直立开挖高度相应提高,在继续开挖和土钉施工过程中基坑边壁的侧移特征、土钉应力的分布特征均发生变化,因此水泥土桩复合土钉支护结构的失稳破坏及设计计算模式相应发生变化。本文基于水泥土桩的强度和刚度对土钉支护结构的影响,分析研究了水泥土桩复合土钉的失稳破坏特征,及稳定性验算要求,为建立水泥土桩复合土钉的设计计算理论奠定基础。     

桩锚与土钉联合支护结构的优化选型

桩锚支护结构中预应力锚杆分为自由段和锚固段,通过施加锚杆预应力加强基坑边壁稳定性,锚杆预应力直接作用于排桩上,使基坑侧移受到限制;土钉支护结构中土钉全长锚固,通过基坑边壁侧移以部分释放土压力,并使土钉产生拉力,优势滑裂面前后土钉拉力平衡并直接作用于土体,限制土体边壁的继续变形,形成基坑边壁的支护结构。因此桩锚与土钉是两种受力机理不同的支护结构,将土钉与桩锚作为一个整体共同抵抗荷载和变形,关键是土钉和桩锚支护结构的选型设计,通过受力变形分析合理决策联合支护结构．使二者均能充分发挥其技术优势。本文根据桩锚和土钉支护结构的施工特点、受力变形特点,研究分析了土钉与桩锚联合支护结构协同工作的设计原理,根据工程实际环境条件建议了联合支护结构的优化选型方法。     

含深厚海相软土层基坑开挖变形影响因素分析

支护结构对软土基坑开挖变形具有重要影响,结合深圳某软土深基坑工程实例,通过室内三轴试验测定深圳地区典型海相沉积软土的修正剑桥模型参数,采用FLAC~(3D)有限差分软件模拟基坑开挖过程,对基坑变形的影响因素进行分析。数值模拟结果表明,在围护结构入土深度、支撑体系刚度、围护结构刚度、锚索预应力几个因素中,对围护结构水平位移影响最大的因素是支撑刚度,对坑外地表沉降影响最大的因素是锚索预应力;提高围护结构刚度能较为显著改善变形,但随着围护结构刚度的增大,这种影响逐渐减小。研究结论可用于软土基坑支护设计优化工作,对同类工程有一定的借鉴作用。     

桩锚与土钉联合支护结构的概念优化设计

土钉支护体系通过土中设置钉体加强边壁土体,得到支护功效.边壁原状土体强度可得到最大程度的发挥.桩锚支护结构主要通过施加锚杆预应力加强基坑边壁稳定性,控制基坑边壁侧移;将桩锚与土钉构成联合支护结构时,土钉对土体的加强作用使作用于桩锚结构上的土压力得到显著减小,锚杆预应力水平得到显著降低.本文根据桩锚与土钉联合支护结构的受力变形特点和二者的协同工作机理,研究了联合支护结构的概念优化设计方法.