某深基坑工程监测与变形影响因素有限元分析

针对深基坑工程变形对周围环境稳定性影响的问题,结合某深基坑工程变形监测数据,运用Midas/GTS建立基坑支护结构三维有限元模型.采用单因素分析法,研究土体弹性模量、围护桩入土深度及刚度对基坑变形的影响.结果表明:带一道内支撑的基坑围护桩墙水平侧移值在围护桩底部最大,基坑外地表沉降是典型抛物线形式;围护桩水平侧移主要受基坑底部土体模量影响;围护桩入土深度对坑底土体隆起影响显著;当入土深度及刚度处于合适比例时才能发挥各自的最大作用.     

土岩深基坑桩-撑-锚组合支护体系变形特性

以青岛地区特有的土岩组合地质条件为背景,通过Plaxis有限元模拟和现场监测相结合的方法,探讨土岩组合深基坑中围护桩、钢支撑与锚索组合支护体系的协同作用及基坑变形规律。通过不同支护形式的对比分析得到围护桩桩身水平位移、基坑周边地表沉降分布规律;从开挖步、钢支撑预应力及锚索预应力的变化分析得到围护桩桩身水平位移、弯矩及剪力的分布规律。研究结果表明:基坑变形和周边地表沉降模拟结果与实测值结果吻合较好,基坑的变形主要发生在基坑上部软弱土层,采用桩–撑–锚组合支护体系在青岛地区具有很好的实用性。研究成果可为类似土岩结合地区深基坑支护设计提供参考。     

地铁吊脚桩深基坑围护结构及土体变形规律

通过分析典型"土岩二元结构地层"深基坑的特点,选取青岛地铁李村站的吊脚桩深基坑作为研究对象,采用ABAQUS有限元仿真计算,并结合大量现场监测数据分析的方法,对吊脚桩深基坑围护结构及土体的变形规律展开了研究。研究结果表明:"土岩二元结构"地层深基坑具有和土质基坑或岩质基坑显著不同的特点;随着基坑开挖深度的增加,围护结构的侧移逐渐增大,最终的侧移形态为上部小、中下部大的"花瓶形";地表沉降随基坑开挖深度的增加而增加,在开挖深度小于2 m时,地表沉降表现为"三角形"模式;随着开挖深度增加至6 m,沉降模式由"三角形"转变为"凹槽型",此后沉降形态保持为"凹槽型"不变。基坑深层土体沉降曲线性状与地面沉降相似,但沉降的影响范围随着深度的增大有所减小,土岩界面以下地层受上覆土层开挖卸荷而产生的回弹影响非常小。     

土岩复合地层深基坑变形时空效应分析

地铁车站深基坑施工难度大,自身变形风险高,受扰动的周边地表沉降风险和建筑物破坏风险突出,而基坑变形的时空效应又是识别和控制上述风险的基础信息数据。为此,以某市地铁车站深基坑工程施工为例,研究土岩复合地层深基坑变形时空效应的特征与规律,为控制基坑自身风险和周边环境风险提供依据。首先,分析该基坑的地质条件及其土岩复合地层条件下的基坑变形模式;然后,利用Midas GTS NX有限元模拟软件,对该基坑土方开挖进行模拟,利用模拟位移云图描绘该基坑变形的动态演变过程和时空效应特殊性;利用现场监测数据分析和验证数值模拟结果,进一步总结和分析土岩复合地层深基坑变形时空效应的特殊性。     

软土地区超大规模深基坑设计与变形监测分析

于家堡深基坑位于天津软土地区,整体开挖规模达10×104,m2.依据监测数据,详细分析了基坑施工各阶段的围护桩身变形、土体侧移以及坑外地表沉降的变形及发展规律.分析结果显示,该基坑支撑刚度和施加位置对排桩变形模式起决定性作用,桩身最终仍呈"倒三角"悬臂排桩的线性变化规律,最大位移仍出现在桩顶.第2步开挖对该基坑围护结构影响很小,围护桩及土体变形均主要发生在第1步开挖.监测数据分析揭示了该超大规模深基坑的实际状态,可为类似超大规模深基坑工程的围护结构设计和科学施工提供参考.     

紧邻运营地铁进行基坑施工的影响因素研究

基于上海地区某深基坑工程施工方案,建立了紧邻运营地铁隧道的基坑开挖变形影响的有限元数值模型,重点分析了基坑围护支撑的数量和位置、基坑土体加固、地铁隧道位置、隧道下卧层土体和地下连续墙刚度对基坑周边地层以及隧道变形的影响.结果表明:基坑围护支撑数目及位置的选择对周边地层和隧道变形产生影响较大;隧道的存在对土体沉降具有"遮拦效应",在一定程度上能够减少坑外土体沉降;增加下卧层土体模量和地下连续墙的刚度可减少坑外地表沉降,有效控制地铁隧道的变形.     

基于时空效应的深基坑工程变形规律分析

以基坑开挖的"时空效应"为根据,对上海市陶家宅深基坑工程的监测数据进行统计分析。对各监测项目在不同施工阶段、不同空间位置的变形规律进行讨论,重点分析了基坑自身变形及周边环境的变形在不同"时空条件"下的表现形式与内在联系。结果表明:各监测项目的变形主要发生在基坑开挖阶段,底板可以有效地控制基坑自身和周围环境的变形;基坑的空间效应影响程度沿远离坑角方向衰减,且基坑长深比越大,空间效应表现得越明显;围护结构最大侧移及最大侧移出现的深度均随开挖深度的增大而增大;基坑周边地表沉降沿远离坑壁方向呈现先增大后减小的三角形变化趋势;基坑周边地表沉降与管线沉降规律大体相同,但在数值上存在一定的差别。     

软土地区深基坑施工监测与变形特性的时空效应分析

软土地区基坑开挖时周围土体及支护结构的变形与稳定受时间、空间效应影响显著。为研究时空效应对基坑地表沉降、基坑外潜水水位、砼支撑轴力及围护桩深层水平位移的影响,以上海陶家宅块地为工程背景,通过对实测数据进行分析,探讨各个监测项目的变形特性。数据分析表明:地表沉降的最大值位于围护墙后约基坑挖深距离处,1～2倍挖深范围内沉降呈递减趋势;坑角位置处内支撑轴力小于基坑中部,支撑轴力在基坑开挖阶段增速较大,在垫层施工完毕,底板发挥作用后趋于稳定;当基坑开挖深度约为围护桩长1/2时,围护桩深层最大侧向位移出现在自然地面±0.00以下,开挖面以上(0.73～0.82)H范围内;软土地区基坑开挖完成至底板浇筑阶段,土体的蠕变是导致基坑变形随时间变化的主要因素。对坑周地表沉降及基坑不同位置处围护结构侧移提出合理的预测公式,有效地对基坑变形进行动态控制以实现信息化施工。     

合肥地区地铁车站深基坑稳定性分析

文章以临近某国家级实验室的地铁车站深基坑为研究背景,针对合肥地区上层为黏性土、下层为泥质砂岩的地质状况,研究了地铁车站深基坑施工对周边建筑物的影响,确保基坑和支护结构安全施工。采用有限元分析软件MIDAS/GTS建立了弹塑性有限元模型,针对不同的围护设计形式对基坑变形进行敏感性分析,并对车站深基坑开挖的施工过程进行仿真模拟计算,预测深基坑开挖将产生的基坑变形及对该实验室的影响。研究结果表明:钢支撑施作位置的不同对基坑的侧向位移有一定的影响;对于不同的围护桩入土深度,土体向基坑内侧变形的趋势基本相同,随着入土深度的增大,基坑的侧向变形有所减缓;围护桩+钢支撑的围护形式对基坑土体侧向位移及周边地表沉降有较强的限制作用。研究成果对该地铁基坑的安全施工具有重要的现实指导意义。     

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.     

复杂环境下多种支护结构并存的深基坑监测分析

南宁市九州国际深基坑采用桩撑以及桩撑锚联合支护等多种支护体系,其周边环境非常复杂,文中针对基坑支护桩深层水平位移、地表沉降、环梁支撑轴力、建筑物沉降等监测数据进行分析,得出了以下结论:深基坑变形情况与基坑周边环境有关,临近道路和建筑一侧变形较大;桩顶锚索能有效控制基坑顶部水平位移,环梁内支撑能有效控制基坑深层水平位移;支护桩深层水平位移图线大致为弓形,最大侧移小于软土地区的统计结果,车辆荷载会加剧蠕变效应,增大侧移;最大地表沉降与支护桩顶侧移密切相关;周边建筑在发生沉降的同时向坑内倾斜;立柱的隆起受开挖面积和开挖时间影响较大;环梁支撑轴力值表现为环撑角撑辐射撑,支撑体系均能满足围护结构变形控制指标要求。研究结果可为同类深基坑设计提供参考。     

综合管廊深基坑施工对邻近桥梁的影响

为了解综合管廊基坑施工对邻近桥梁的影响规律,以平潭某区间段管廊深基坑为研究对象,采用PLAXIS 3D岩土有限元分析软件建立三维数值模型,模拟综合管廊深基坑开挖回填,分析围护结构、周边土体变形以及桥桩和桥台的响应情况。结果表明:在桥台影响范围内,地层变形和围护墙侧移明显高于其他部位;越靠近管廊基坑的桥台及桥桩附加位移越大,桥台侧移和沉降极值约为4.00 mm;桥桩水平方向都是朝基坑内移动,在基坑开挖及管廊施工过程中,其竖向主要表现为上浮,随着基坑回填才缓慢发生下沉;邻近的桥台及桥桩位移随基坑围护桩桩长减小而增大,总体上管廊基坑开挖对邻近桥梁引起的位移变化不大。通过对管廊基坑的监测数据分析,表明数值模型可靠,基坑总体上安全稳定,邻近桥梁有足够的安全度。     

砂性土深基坑开挖与支护变形监测的数值分析

地铁车站深基坑开挖面大、变形控制等级高,而南昌又处在砂性土地区,土层黏聚力较小,与其他地区地质差异较大,基坑开挖与支护可借鉴的经验较少。因此,需要对其变形规律进行研究,为其他车站深基坑设计与施工提供一定的参考。本文以南昌轨道交通某深基坑工程为背景,通过现场实测并结合FLAC3D建立计算模型,对其开挖与支护进行了数值模拟分析,通过计算得出不同开挖阶段的地表沉降、围护桩和周围土壤分层水平位移、轴力的变化规律。研究结果表明:围护桩分层水平位移和轴力以及周围地表沉降直接反映了基坑变形特性,而钢支撑的施加则明显限制了基坑的变形。现场监测结果和数值模拟结果得到的规律基本一致。     

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.     

框架逆作深基坑变形特性离心模型试验

以某超大型深基坑工程为背景,通过离心模型试验比较了新型框架逆作法与传统逆作法的施工方案基坑变形控制的效果;基于试验结果,研究了地表最大沉降与围护结构最大侧移之间的关系,以及地表沉降大小和影响范围.试验结果显示:框架逆作基坑地表最大沉降基本为围护墙最大侧移的0.35~0.70倍,而无支撑暴露时间对二者比值的大小有一定影响;基于实测总结的国内外多种经验地表沉降预测方法并未能很好地预测试验结果;框架逆作法与传统逆作法施工方案基坑变形控制的效果大致相当,框架逆作法方案可以达到有效控制基坑变形的目的,该结论对于框架逆作法在实际工程中的推广应用具有重要参考价值.     

深厚软土狭长基坑地连墙变形特性

为研究南沙港地区软土深基坑内支撑式地连墙变形特性,以广州南沙港铁路明挖隧道深基坑为工程背景,通过大量实测数据统计分析,对比已有研究成果,探讨狭长基坑开挖墙体测斜、墙后地表沉降及其因素影响。结果表明:墙体测斜呈“两头小、中间大”的内凸型,最大侧移量主要分布在20～35 mm,占比高达83.6%,最大侧移变化范围为(0.07%H,0.38%H),平均值为0.22%H,相比宽大基坑的墙体抗侧移变形能力要强,其中H为基坑开挖深度。墙体最大侧移所在位置深度范围为(H-6,H+3),且大多数位于开挖面附近,墙体侧移主要影响深度范围约为2H,深度效应显著。墙后地表沉降主要影响范围为(0.17δ_hm,1.60δ_hm),平均值为0.864δ_hm,其中δ_hm为墙体最大侧移量。墙体最大侧移随墙底以上软土厚度增加呈缓慢增长趋势,随插入比和支撑刚度的增大而缓慢减小,当插入比和支撑刚度超出某一量值,继续增加对墙体变形控制无明显作用。可见,合理的围护体系设计对基坑变形控制至关重要。     

土岩组合地层明挖基坑桩撑体系设计优化

土岩组合深基坑的稳定性与安全性是基坑设计与施工中重点考虑的问题.主要以青岛地区土岩组合地质条件为背景,依托青岛地铁1号线明挖车站深基坑工程,根据不同支撑体系参数对基坑变形与内力的影响,对土岩组合地层明挖基坑桩撑体系进行设计优化,并结合现场实测对优化效果进行评价.结果 表明:首道支撑位于0.5 m时,其对墙体位移和内力的控制效果最优;支撑水平间距在1.5 m时,对墙体的侧移控制效果最好,但6.0～9.0 m时更加利于施工,且更经济;首道支撑位置和水平间距对坑底隆起影响较小;支撑道数为3～4道时,对墙体变形控制效果最好,更加有利于施工且更经济.     

砂土地层深基坑桩锚支护体系的受力与变形

通过对沈阳华强金廊城市广场项目基坑进行长期监测,对该深基坑的桩顶水平位移、桩体水平位移及变形和锚索预应力值进行了分析,探究了桩锚支护体系受力特点和变形规律.研究结果表明:砂土地层基坑围护结构变形的时间效应不显著,围护桩桩顶水平位移空间效应特征明显,围护桩桩体水平位移呈两头小、中间大的鱼腹状变形,桩体受锚索预应力影响产生类似简支梁变形曲线,锚索受季节性冻胀影响显著,且从上到下影响逐渐减小;桩锚支护体系采用600 mm桩径的围护桩具有工程可行性,控制变形能力较强.     

土岩组合深基坑围护结构受力与变形特性分析——以青岛海天中心深基坑为例

为了研究土岩组合二元地层超基坑受力、变形和邻近建筑沉降随基坑开挖的演化规律,依托于青岛海天中心城市综合体桩锚支护结构体系超深基坑工程,对预应力锚索轴力、基坑水平和竖向位移以及周边建筑物沉降进行了实时监测。结果表明,基坑开挖期间内,预应力锚索轴力随时间的变化规律主要分快速下降、稳定变化和基本稳定3个阶段,锚索轴力平均损失率约为15.08%;基坑最大水平位移为12.30 mm,最大竖向位移为11.01 mm,基坑临近建筑物最大沉降量为1.2 mm,远小于设计和现行《建筑基坑工程监测技术标准》的容许变形值,说明桩锚支护结构体系可以有效控制基坑变形,确保毗邻建筑物安全;同时表明该基坑的支护设计方案有较大的优化空间,从而节约工程成本。研究成果对相似地质条件的超深基坑围护结构设计具有重要参考价值。     

深基坑开挖对周边地表沉降变形的影响

为有效控制基坑周边地表的沉降变形,应用弹塑性大变形理论与有限差分理论,对哈尔滨地区桩-锚支护形式下深基坑开挖引起的周边地表沉降进行了数值模拟,分析了开挖深度、锚杆层数、建筑物距离对基坑周边地表沉降变形的影响规律及基坑周边地表沉降变形的量化范围。结果表明,基坑周边地表的沉降量与沉降范围随锚杆层数的增加而减小;建筑物的存在不仅增大了地表的沉降量,而且使基坑周围地表的最大沉降区向基坑方向移动;当建筑物与基坑的距离小于1.0倍基坑设计开挖深度时,建筑物距离对地表沉降变形的影响较明显;基坑开挖对周边地表的影响范围基本在与基坑边缘相距1.5倍基坑设计开挖深度范围之内。