地连墙插入比对深基坑稳定性影响的数值模拟研究

在施工方法和支护参数一定的条件下,只改变地连墙的插入比,运用FLAC3D数值模拟软件,以地表沉降、地连墙水平位移以及坑底隆起为指标,对太原市地铁2号线中心街西站基坑的稳定性进行了分析。结果表明,地连墙插入比的改变对地表沉降、坑底隆起以及地连墙的最大水平位移均有一定的影响;随着插入比的增大,地表沉降值和地连墙水平位移量降低,坑底隆起量增加;当地连墙插入比设置为0.7~0.8时,地表沉降减小显著,坑底隆起改变较小,地连墙的水平位移明显减小,基坑稳定性良好。研究结论可为黏土及粉土地区深基坑工程地连墙插入比提供依据。     

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.     

基坑开挖对围护墙竖向变形的影响机理

采用数值分析方法,研究开挖卸荷引起的基坑围护墙竖向变形机理.在有限差分软件中建立考虑土与结构共同作用的分析模型,采用理想弹塑性接触模型模拟墙土接触力学特性,对比分析了3种土体参数下墙体和墙底土体竖向位移、墙土相对位移和墙体两侧摩阻力分布特性.结果表明:墙体的竖向位移主要由墙底土体竖向隆起和墙土相对滑动共同决定;坑底土体位移主要受到土体卸荷回弹的影响,与土层参数关系较大;当黏聚力增大时,墙体的下沉量减小;砂土的摩擦角越大,墙体的竖向隆起量也越大;墙土相对滑动则受墙体两侧的摩阻力共同作用,而摩阻力受参数取值的影响;当接触属性变强时,坑内摩阻力上升的趋势将增强,墙体发生的竖向隆起量也显著增加.     

明挖地铁配套的深基坑开挖卸载的计算与设计

以厦门轨道交通1号线杏锦路站基坑支护工程为案例,运用有限元和理正深基坑设计软件,通过数值模拟结果分析基坑开挖坑底回弹的规律和不对称开挖对地铁工程的影响.研究发现,离基坑边越远、开挖越深,坑底土体回弹越明显;土体不对称开挖产生土体偏压,桩前塑性区范围与基坑开挖深度成正比,且在土体偏压一侧比另一侧明显.为保护地铁工程结构的功能性和安全性,可采用排桩+预应力锚索结合排桩+内支撑支护方案,解决基坑整体稳定性和变形控制问题;可采用土方分层分段分块、均匀、对称的开挖方案,减少土体偏压对支护结构的影响.     

天津地铁6号线车站深基坑开挖下围护结构及墙后地表变形特性分析

依托天津地铁6号线金钟街站深基坑工程,采用FLAC3D对基坑开挖及支护全过程进行数值模拟,并对其关键影响因素及墙后地表和地连墙变形的相关性进行系统分析.研究结果表明:随着基坑开挖深度的增加,开挖深度对变形的影响增大,地连墙最大侧移位置不断下移,地表最大沉降点位置逐渐远离基坑边缘;地连墙侧移、地表沉降随基坑长宽比的增加有增大的趋势,但最终数值趋于平缓;基坑插入比对基坑变形控制作用较小,而地连墙厚度对基坑变形控制作用明显;随着支撑刚度的增加,地连墙侧移、墙后地表沉降呈现减小的趋势,但支撑刚度过大不会达到预想的控制变形的效果.最终得到墙后地表最大沉降与墙体最大侧移的比值为1.15,但墙后地表沉降包络面积与墙体侧移包络面积的比值为1.82.     

MC桩组合支护结构在淤泥质土基坑工程中的应用分析

结合某淤泥质土环境基坑支护工程实例,采用有限元数值分析方法,探讨水泥土桩与混凝土桩组合支护结构（MC桩）力学变形特性,包括MC桩截面参数对支护结构水平位移、地表沉降以及坑底隆起量影响．研究结果表明,MC桩组合支护结构在淤泥质基坑中,有利于控制基坑变形,增加基坑稳定性;M桩挡墙宽度对减小支护结构变形效果明显,增大墙宽可以减小墙身弯矩以及支护结构墙体倾斜变形并且可降低坑底隆起量和坑外地表沉降量．而且,在同挡墙宽度情况下,有无C桩对控制支护结构变形和基坑变形也有很大的作用．     

内支撑基坑群开挖相互影响的三维数值分析

通过Z-Soil岩土三维分析软件,以小应变硬化土(hardening soil model with small strain stiffness,HSS)模型为基础,建立地连墙与内支撑联合支护的群体基坑开挖的三维数值模型.对基坑土体的的竖向位移以及地连墙的变形和受力进行了分析,讨论了基坑间距的影响.分析结果表明:临坑的开挖使紧邻的坑间土堤沉降增加约1倍,使群坑周边沉降增加约10%;先开挖的基坑支护结构受力、变形增大,后续开挖的基坑的地连墙顶会向先开挖基坑方向产生整体侧移,基坑间距越近,影响越明显.     

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.     

基于正交试验的深基坑变形影响因素及特征机理研究

运用正交试验原理,以深基坑的地连墙的插入比、地连墙刚度、内撑横间距、一次开挖深度为因素,把深基坑开挖后地表最大沉降、坑底最大隆起以及地连墙最大水平位移作为分析基坑变形的三个指标,利用数值模拟方法对太原地铁车站深基坑的稳定性特征进行了分析。采用直观分析和多元回归分析的方法揭示了各因素在深基坑开挖变形过程中的影响机理及重要性次序。结果表明:在其他施工方式和支护参数保持不变的条件下,地表沉降、坑底隆起和墙体水平位移的最显著影响因素均为地连墙的插入比,地表沉降和坑底隆起的其他影响因素依次为内撑横间距、地连墙刚度、一次开挖深度。墙体位移的其他影响因素依次为内撑横间距、一次开挖深度以及地连墙刚度。采用多元回归方法得到了深基坑变形与各个因素之间的相关规律,并得出地连墙插入比的理想范围是0.7~0.8的结果。     

偏压作用下非等深基坑开挖效应数值分析

采用考虑基坑分层开挖与支护的三维有限元计算模型,研究偏压非等深基坑的开挖效应,并评价基坑支护结构设计参数的合理性.分析结果表明:偏压荷载下,基坑上部一定深度内的围护墙和内支撑发生向非偏压侧的整体偏移,进而使得基坑上部支撑的挠度远小于中下部支撑.地下3层开挖引起的墙体向坑内侧移量是地下2层开挖引起的侧移量的3倍,且最大侧移均发生在各自坑底标高附近.坑底隆起和地表沉降表现出明显的空间效应,地下3层开挖引起坑底最大隆起值约为地下2层开挖引起坑底最大隆起值的2倍.基坑中间断面外侧地表最大沉降约为基坑角点处地表最大沉降的1.4倍.本工程采用的基坑支护体系设计参数可满足变形控制要求.     

复合土钉支护的软土基坑开挖有限元模拟分析

基于平面应变假设,采用自行编制的有限元程序建立数值计算模型,考察某复合土钉支护工程下的软土基坑开挖变形性状及土钉的受力情况.结果表明,深搅桩-土钉/锚杆支护软土基坑中,锚杆张拉力的作用对基坑水平位移及受力影响较大;复合土钉支护结构并无特别针对坑底土体隆起的加固措施,须采用考虑时空效应的分层分块的开挖模式,以确保坑底隆起...     

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.     

某深基坑开挖过程的三维数值分析

本文运用有限差分软件FLAC^3D对某地铁车站基坑开挖与支护进行了模拟计算,分析了基坑开挖过程中围护结构变形、坑底隆起、地表沉降和相邻高架桥桩体的变形规律。结果表明：在深厚的粉细砂层中,地连墙变形有明显的“踢脚”现象;基坑由于开挖卸荷会导致明显的基坑隆起;坑外地表沉降影响范围主要在开挖深度的一倍范围内;基坑开挖也会引起相邻高架桥桩的侧向变形,最大侧移发生在开挖面附近。计算得到的地连墙和高架桥桩的侧向变形规律与已有文献的实测沉降规律基本一致,验证了计算结果的正确性。分析结果为类似工程设计与施工提供了有益参考。     

桩土耦合接触的基坑支护数值模拟

为较真实地还原联合支护的作用机理,基于FLAC3D,建立某市高层研发大楼内支撑联合土钉基坑支护的三维模型。数值模拟结果表明:以排桩作为围护结构其竖向变形小且均匀,侧向变形最大值符合要求且沿墙身减小;地表位移、坑底隆起变形量均满足允许要求;土钉轴力中前段较大,中后段逐渐减小,最大值位于土钉中部靠左的位置;内支撑轴力在基坑中心和下道支撑受力更大且沿深度逐渐发挥;在基坑工程中使用排桩内支撑与土钉联合支护形式是合理的,并具有一定的优势。     

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。     

基于监测数据对基坑工程变形规律分析

目的为解决基坑开挖时结构的安全与稳定问题,对基坑工程的变形进行分析,找出影响规律.方法以营口某深基坑工程实例为研究背景,整理现场得到的桩顶位移、地表沉降及深层土体水平位移等监测数据,对基坑工程的支护结构和周围土体及墙后土体在施工过程中产生的位移变化进行分析.结果支护结构相同的挡墙坑角处变形最小,中间位置变形最大,并且基坑变形随着开挖深度的增加而变大.开挖深度较大的软土地区基坑周边深层土体水平位移曲线类型大致表现为抛物线形,其最大水平位移大致为(2.0~10.0)×10-4hd,通常发生在基坑工程底部附近.结论深基坑工程的支护结构顶部水平位移与竖向位移变化趋势一致,表明二者的产生条件和影响因素大致相同.坑底部下面土体的水平位移对于坑底隆起有着直接影响,支护结构的强度越低,坑底部隆起的增强区域的范围也越大.     

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。     

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.     

基坑开挖对临近明挖暗埋隧道竖向变形的影响机理

结合上海地区某邻近明挖暗埋隧道基坑工程案例,采用数值方法模拟了深基坑开挖的过程,并通过与实测数据进行对比验证了模型的合理性.针对隧道与基坑之间的连接墙进行对比分析,揭示了连接墙所起的作用.通过分析相邻地连墙竖向位移以及其两侧土体位移,得出地连墙与隧道之间以及墙土之间的相互影响规律.根据地连墙墙体轴力分布,研究墙体在开挖过程中的受力形态,揭示临近基坑开挖对地下结构(明挖暗埋隧道)的影响机理.结果表明,对于明挖隧道与基坑共墙的情况,隧道的隆起主要由地连墙以及连接墙的共同影响所致.明挖隧道受到基坑地连墙变形的影响明显大于受周围土体位移的影响.地连墙发生竖向隆起的原因为坑内土体提供的摩擦力大于坑外土体提供的摩擦力.     

"两墙合一"条件下地铁车站深基坑变形特性

针对地铁车站深基坑施工主体回筑后受力变形特性与空间效应复杂的问题,综合采用模型试验和数值模拟方法,对土体沉降与支护体系变形特性进行分析,得到地连墙水平位移、周围地表沉降规律、沉降与位移之间的相互影响关系以及基坑的三维空间效应.研究结果表明:本文条件下地表沉降的主要影响范围为0.5He～1.5He(He为基坑深度);最大地表沉降与地连墙最大水平位移的比值为1.0～1.6,地表沉降随地连墙水平位移的增大呈非线性增大,最大地表沉降、地连墙最大水平位移与开挖深度具有线性关系;基坑边角效应对地表沉降的影响大于对基坑水平位移的影响,基坑水平位移的空间效应相比地表沉降大约滞后0.5He的距离.