基坑开挖挡土墙的有限元模型

提出基坑开挖中作为挡土墙的地下连续墙视为支撑在弹性地基上板的模型,假定土压力是位移的函数,挡土墙内创支撑的作用采用杆单元刚度矩阵表示波动区土体支撑作用,采用Boussinesq解积分建立地基柔度矩阵,挡土墙本身来用厚板理论求出板的刚度矩阵,得到总体平衡方程,解方程及回代,求得档土墙任意点的位移和各道支撑的轴向力．最后以上海某基坑工程为例进行计算,计算值与实测值较吻合,模型为基坑开挖围护结构设计提供了一个实用的计算方法．     

土自重及地基刚度矩阵对板土相互作用的影响

将地基取为有限分层弹性体，采用三种不同方法计算地基刚度矩阵，根据工程背景下板嵌埋于土中这一特点，考虑土自重应刀对地基形变势能的影响，借助于能量变分原理获得了不同地基刚度矩阵时不同荷载作用下的两种不同抗弯刚度的矩形板内刀、板底反力和板底位移的数值解答。着重对比分析了地基刚度矩阵的不同算法及土自重应力对板内力及位移计算结果的影响，指出用单位集中力计算地基刚度矩阵，易受Ｂｏｓｓｉｎｅｓｑ解答在集中力作用；久附近“极性”的制约，计算结果不够理想，而以单位均布力为依据计算地基刚度矩阵，所得板内力及位移能很好地符合弹性解答基本规律。     

深基坑支撑效应

应用杆系有限元法分析研究了深基坑支撑结构的刚度EA、位置Sx、道数和支撑预应力Fr等对支护桩的位移和内力M的影响．单支撑时存在着一个合理的支撑位置，当支撑布置在该位置时，桩身的最大位移或最大内力最小，按照变形控制原则确定的合理支撑位置距离桩顶约为基坑开挖深度的0．3～0．4倍．支撑存在着一个临界刚度，当支撑刚度达到临界刚度后，支撑刚度的变化对支护桩身的内力和位移几乎没有影响．该研究为合理地进行支撑结构设计和施工提供了理论依据．     

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.     

深基坑回弹的空间性状研究

提出了深基坑回弹空间效应分析的三维有限元模型．该模型模拟了深基坑分步开挖过程和支撑方式的变化，土体采用修正剑桥模型．同时定量地分析了基坑形状、基坑开挖面积以及开挖深度等因素对基坑开挖回弹量的影响．所提出的回弹计算方法可以为工程师有效地预估深基坑工程中不同基坑形状、不同开挖面积和深度的回弹提供依据．     

分层弹性地基土中嵌埋矩形板的能量变分解

将地基土取为有限分层弹性体,利用单位均布力作用下的Ｂｏｓｓｉｎｅｓｑ空间解答计算了地基刚度矩阵．用能量变分原理建立了板底反力、位移及板内力计算的半数值半解析法模型,并编制了相应的计算程序．     

基坑开挖引起的下卧隧道隆起变形及计算深度研究

目的基于弹性理论,采用二阶段法,研究基坑开挖对下卧隧道竖向隆起的影响.方法首先基于Boussinesq解与土体e-lgp模型、Mindlin解与土体e-lgp模型,采用分层总和法计算出隧道轴线处由于基坑土体开挖引起的土体位移,然后将土体位移作为被动荷载,作用于被动状态的弹性地基梁模型得到隧道竖向位移,结合4个实例确定合理的计算深度.结果基坑开挖引起的坑底土体隆起位移可以用高斯曲线来拟合;基于Boussinesq解的基坑隆起位移,计算深度宜取隧道轴线以下,基坑开挖深度的0.89倍;基于Mindlin解的基坑隆起位移,计算深度宜取隧道轴线以下,基坑开挖深度的0.72倍.结论基于弹性理论,采用二阶段法计算基坑开挖引起的下卧隧道隆起变形是合理的,基于Mindlin解的计算结果更符合隧道隆起的规律.     

基坑开挖对邻近隧道的影响分析

以某邻近地铁隧道的大厦基坑为研究对象,简化动荷载在地铁隧道工程中的模拟方法,针对地铁列车荷载对于土体的刚度影响,提出改进的刚度衰减模型,并利用有限元软件建立数值模型研究了大厦基坑开挖对非运营期和运营期隧道的影响。研究表明,改进的刚度衰减模型可以有效避免已有刚度衰减模型中当振动次数趋近于无穷时刚度趋近于0的不合理情况。基坑开挖对非运营期和运营期隧道的影响具有明显差异,模拟结果与数值现场监测点位移变化曲线的趋势基本吻合,其中运营期计算结果更为接近现场监测值,说明基于刚度衰减的运营期模型,能够用于预测基坑开挖对运营隧道的影响。阻隔桩在控制坑外既有隧道水平位移过程中表现出良好阻隔作用,且作用效果随桩长增加而加强,但进一步增加桩长时阻隔效果削弱,合理的桩长为14 m。     

堆载及基坑开挖作用下被动桩水平受力及变形响应

为了研究被动桩在堆载及基坑开挖卸荷作用下的水平受力及变形规律,基于三参数地基模型,提出一种被动桩受力变形响应数值计算方法.首先,基于布西奈斯克解及明德林解析解,利用复合辛普森公式进行数值积分,求解得到堆载及开挖卸荷条件下被动桩处的水平附加应力.然后,采用Kerr地基模型,建立被动桩的挠曲微分方程,并利用有限差分法得到桩体挠曲微分方程矩阵表达式.计算结果表明:坑底卸荷引起的桩体水平附加应力约为侧壁卸荷作用下桩体水平附加应力的1/3,坑底卸荷对被动桩的影响不可忽略;堆载大小对桩体水平位移的影响略大于堆载区域尺寸,应避免集中堆载;基坑开挖深度对桩体水平位移的影响远大于基坑开挖面尺寸,开挖过程中宜采用梯次开挖方式.     

深基坑周围地表任意点移动变形计算及应用

深基坑周围地表任意点移动变形计算及应用唐孟雄，赵锡宏首先用回归分析方法求得深基坑挡土墙侧向位移函数，并导出挡土墙任意剖面沉降的最大下沉值，得出地表任意点沉降计算公式，并推导出地表任意点沿任意方向的倾斜、曲率变形及曲率半径．最后从管道在基坑开挖过程中是...     

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。     

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.     

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。     

砂土地层基坑开挖与邻近建筑物相互影响关键参数分析

基坑开挖会对邻近建筑物产生影响,建筑物的存在也会增加基坑施工的风险,开展基坑与邻近建筑物的相互影响研究具有重要意义。以某深基坑工程为背景,通过现场监测数据分析基坑开挖对围护桩位移的影响,然后建立三维数值模型,并与现场监测进行对比验证了模型的准确性。最后分析了围护桩刚度、建筑物层数及基坑与建筑物相对位置等参数下基坑与建筑物的相互影响规律。研究结果表明：采用围护桩结合锚索支护会显著减小基坑开挖引起的围护桩变形,基坑开挖引起的建筑物基础沉降和水平位移随围护桩刚度的增加变化幅度均在5%以内;建筑物层数每增加5层,建筑物基础的沉降和水平位移分别增加约8%和10%,靠近建筑物的基坑围护桩水平位移增加约5.5%;在建筑物与基坑的夹角在30°以上时,基坑开挖引起的建筑物基础变形均在2 mm以内,引起的围护桩水平位移均在0.8 mm以内。研究结果可以为后续类似工程提供参考和借鉴。     

深基坑桩锚支护的弹塑性有限元分析

以某高层建筑深基坑桩锚支护为例，采用弹塑性有限元分析，对基坑开挖、支护施工进行了数值模拟，并据此分析了土体的位移和锚杆的受力状态．对比基坑顶部边缘的计算位移与实测位移值，两者较为接近，表明本计算是可行的，可供类似深基坑支护工程借鉴和参考．     

既有重力式挡土墙与临近基坑开挖相互影响的研究

为了深入了解临近开挖施工的基坑与附近既有重力式挡土墙之间相互作用所引起的力学行为,利用快速拉格朗日方法(FLAC3D)建立既有重力式挡土墙与临近基坑开挖的实际模型和等效模型,并通过这2个模型的对比数值模拟,分析了既有重力式挡土墙与临近基坑开挖的相互影响.将重力式挡土墙及其背后土体等效为相应荷载进行模拟,其土体变形和支护结构受力与实际模型模拟的结果较为相似.按照等效模型进行基坑支护结构设计是可行的,但同时也要注意分析重力式挡土墙的稳定性.     

影响深基坑围护墙内支撑系统因素的状况分析

在深基坑开挖过程中,内支撑对稳定基坑及控制基坑变形有重要意义。以某深基坑工程为研究背景,借助数值模拟方法建立了基坑开挖力学模型,考虑内支撑截面、支撑作用点位置、支撑作用点形式和支撑刚度四个影响因素,对内支撑对围护结构内力及变形的影响进行了探讨。分析结果表明:钢支撑截面的选择应视情况而定,且支撑长度不宜大于25 m;支撑位置的设置对支护结构受力及变形有较大影响,在基坑设计中应当予以重视;改进的内支撑作用点形式对改善基坑受力、控制基坑变形有积极作用;通过增加内支撑刚度的方式以减小基坑变形不是最有效的方法;研究成果可为工程实践及理论研究提供参考。     

任意变厚度圆板的轴对称静力分析

采用传递矩阵法求解任意变厚度轴对称圆板的内力和位移问题，并导出了在任意荷载作用下环板和圆板单元传递矩阵的精确公式，最后，给出了一些计算结果．     

板—土三维等厚接触单元模型及其应用

推导了板－土三维等厚接触单元的单元刚度矩阵,提出了不同开挖深度下厚度的确定方法,并以上海某深基坑开挖工程为例,分析了不同厚度的等厚单元对围护墙体水平位移的影响。结果表明,采用与开挖深度相适应的等厚单元所获得的围护墙体的水平位移与实测值吻合较好。     

基坑大开口逆作环板支撑体系刚度效应分析

将有限元法与结构力学理论相结合，提出基坑大开口逆作环板支撑体系的刚度计算方法，分析了逆作环板开口形式、尺寸及开挖深度对支撑体系刚度的影响，以及围护墙的侧移及内力随支撑刚度变化的情况，并通过工程实例及监测数据验证了该计算方法的可行性.结果表明：对于开口形式为圆形、方形的大开口环板水平支撑体系，其刚度与开口尺寸比的关系分别为上凸、下凹形式的二次曲线；而2种开口形式的结构刚度与开口面积比的关系均呈现出下凹的二次曲线形式，开口面积比可作为优化工程设计的控制指标.