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。     

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。     

某国际贸易大厦基坑支护数值分析

根据某国际贸易大厦基坑开挖现场的实际情况及其施工过程,采用有限元程序ABAQUS,建立基坑支护三维数值分析模型,通过改变支撑、地下室的楼板和预加应力的大小,考虑不同基坑支护形式,分析了5种工况条件下基坑坑底回弹隆起情况,并与实测结果进行对比,验证所建数值分析模型的合理性.研究表明:支撑对基坑坑底回弹隆起的影响主要集中在地连墙附近,并随基坑宽度增大而增大;基坑中部位置坑底回弹隆起变形最终收敛;基坑形状的不对称对于小矩形基坑的影响较大,对大矩形基坑的影响较小,基坑坑底回弹隆起呈对称形状;地连墙的变形越大,墙后土体变形越大,其坑底回弹隆起量越小.     

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。     

基坑开挖对坑内工程桩影响的实测及有限元分析

基坑开挖对坑内工程桩的影响越来越受到工程界的重视.对天津站地下换乘中心盖挖逆作法基坑工程开挖过程中支承于桩基上的钢管柱的竖向位移进行了实测,在此基础上进行了有限元分析.实测结果及有限元分析表明：基坑开挖可导致工程桩产生较大隆起,截至底板浇筑完毕本工程实测钢管柱顶最大值达到33,mm,钢管柱之间及钢管柱与地下连续墙之间产生了可观的差异竖向变形.随着盖挖逆作法基坑分层降水、分层开挖及分层施做地下结构,钢管柱的竖向位移呈波动式发展.坑底以下土体的隆起除在引起桩发生较大的竖向位移外,在桩身还可引起一定的拉力.不同位置处工程桩对应桩身拉应力和侧阻分布相差较大,基坑边部桩受地连墙变形影响较大.在桩顶作用有较大荷载的情况下,基坑开挖后,桩身中下部仍会产生较大的拉力,在设计时须加以考虑.     

各向异性软土深基坑坑底抗隆起稳定性分析

基于软土深基坑极易发生坑底隆起破坏的现状,采用Casagrande各向异性强度理论,利用极限平衡方法,针对圆弧滑动破坏模式,考虑土体各向异性特征,推导软土深基坑坑底抗隆起稳定性的分析公式.同时,对推导所得的公式进行基坑开挖空间效应和时间效应修正,在此基础上,结合典型的基坑坑底隆起破坏实例对推导所得的坑底抗隆起稳定性分析公式进行对比分析和验证.研究结果表明:同时考虑土体各向异性和基坑开挖时空效应的坑底抗隆起稳定性分析公式更加合理,对软土深基坑工程的设计和分析具有借鉴和参考价值.     

承压水地层管廊基坑开挖变形特征及抗突涌稳定性分析

管廊穿越富水软弱地层时,对其安全建设产生了不容忽视的影响。为了研究富水地层管廊基坑开挖变形的稳定性,依托济南新东站开源路富水地层管廊基坑工程,分析影响基坑开挖变形的关键因素,提出基坑周边土体变形破坏影响因素的敏感性评价指标,建立基坑底板抗突涌稳定性系数及隔水层临界厚度公式。结果表明:随开挖深度和承压水头增加,水平位移具有分层现象,深层呈“月牙形”,最大变形位于基坑底部两侧下部,呈现向桩后和基坑中心靠拢趋势;地表沉降呈凹槽形,从基坑边向两侧呈先增大后减小趋势,而隆起变形越靠近基坑中心越大,施工中应注意基坑底部两侧向中间过度时出现的较大隆起值。基坑周围土体变形破坏影响因素指标敏感性大小依次为开挖深度、加固厚度和承压水头,施工时要适当采取降水措施,预留足够的隔水层厚度,加固坑底以增强其稳定性,更要适当控制基坑开挖深度;与传统法相比,考虑土体抗剪强度所计算的基坑抗突涌稳定性系数较大,隔水层临界厚度较小,与现场情况更加吻合。     

近接既有结构深大基坑隆起变形控制——以天津地铁5号线思源道站接建地下空间工程为例

现行基坑支护规范抗隆起主要验算支护结构的稳定,无法满足拓建工程对基坑隆起变形的严格要求。从力学平衡和刚度控制的角度,阐明了深大基坑隆起的力学机理和隆起荷载的计算方法,提出了控制基坑隆起的新途径。研究表明：基坑隆起荷载与支护结构的入土深度、基坑深度、基坑宽度、土体内摩擦角和土体重度等因素有关;将基坑隆起问题转化为坑底加固土层的平衡问题,可以作为拓建工程基坑隆起控制的计算方法;坑底土体刚性加固和抗拔桩是控制基坑隆起变形的重要措施,坑底加固和抗拔桩应在基坑开挖前实施。     

软土地基基坑开挖对坑底桩受力与位移影响的时效分析

深基坑开挖卸荷会对坑底工程桩的桩身受力和位移特性产生影响,同时在实际工程中,软土在开挖情况下具有较为明显的蠕变效应,但较少有人研究蠕变对坑底工程桩桩土相互作用的影响。采用两阶段分析方法,第一阶段基于H-K三参量模型推导出Mindlin的时域解,提出了一种用于计算基坑开挖卸荷引起的坑底土体竖向附加应力的计算方法,并进一步解得坑底土体竖向位移场的时域解。第二阶段通过建立桩身控制方程,利用有限差分法得到开挖卸荷后考虑坑底土体蠕变变形的单桩非线性分析方法。研究结果表明,得到的时域解能够较好地反映软土基坑开挖条件下考虑土体蠕变变形时坑底单桩的桩身轴力和位移特性发展趋势,为相关工程提供参考。     

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.     

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．     

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.     

邻近高架桥的深基坑开挖三维数值模拟

运用有限差分软件FLAC3D对武汉地铁2号线中邻近高架桥的中山公园车站深基坑的开挖与支护进行了数值模拟,通过计算得出不同开挖阶段及地下连续墙不同埋深情况下围护结构及邻近高架桥桩的变形特性.计算结果表明:在深厚的细砂层中,地连墙变形有明显的"踢脚"现象;基坑开挖会引起邻近高架桥桩的侧向变形,最大侧移发生在开挖面附近.随地连墙插入比的增大,地连墙"踢脚"现象有所减缓,高架桥桩侧向变形有一定的减少,但仅依靠增加地连墙插入比来减少高架桥桩侧向变形是不经济的.     

考虑承压水影响的基坑抗隆起稳定性上限分析

考虑基坑底部的承压水作用效应,假定Prandtl土体滑移破坏形式,采用极限分析的上限定理建立了基坑抗隆起稳定性分析方法及其验算公式,讨论了承压水头大小、不透水层厚度以及挡土墙插入深度等因素对于基坑抗隆起稳定性的影响.工程实例的计算结果表明,坑底承压水对于基坑抗隆起稳定性的影响不可忽视,承压水头越大,基坑抗隆起稳定性安全系数越低.将本算法与传统算法的结果进行了对比,该方法能够体现出承压水对软土基坑稳定性所产生的风险.     

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.     

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.     

某深基坑工程基底变形规律分析

以合肥地铁一号线玉兰大道站基坑工程为研究对象,利用MIDAS/GTS软件建立连续的二维有限元模型,对基坑开挖过程中基底变形进行模拟。通过改变基坑开挖宽度及围护结构嵌入深度,讨论了不同参数对基底隆起变形的影响。研究结果表明:在一定范围内,基底隆起位移随开挖宽度的减小,逐渐从基坑两边向中间移动并叠加;当桩体嵌入深度不满足稳定性要求时,围护桩嵌入深度对基底隆起有较强的抑制作用,当桩体嵌入深度满足基坑开挖的稳定性要求时,这种作用可忽略不计。     

基坑抗隆起稳定性研究新进展

坑底隆起易造成基坑坍塌及邻近建(构)筑物不均匀沉降,是影响基坑安全的关键因素之一。针对近10年国内外基坑抗隆起稳定性研究进展,阐释了基坑宽度、土体各向异性及支挡结构嵌固深度等因素对坑底抗隆起稳定性影响规律,列举了近年来基于地基承载力模式及圆弧滑动模式的基坑抗隆起安全系数改进公式,对比了不同改进公式对应的破坏机制及适用范围。进一步介绍了可靠度分析方法在坑底隆起失效概率计算中的运用及失效概率影响因素。最后总结了圆形基坑及坑中坑式基坑坑底隆起破坏机制及抗隆起安全系数计算方法。得到以下结论:(1)基坑越窄、土体各向异性比越低及支挡结构嵌固段越深对基坑坑底抗隆起稳定性越有利,但当支挡结构位于均质土层且端部未嵌入较硬土层时无法体现此规律;(2)基坑坑底隆起的失效概率与岩土体材料及土体参数的空间变异性有关,与安全系数无直接联系;(3)由于尚未建立统一的计算模型,且如何考虑三维效应及拱效应也未明确,圆形基坑抗隆起稳定性分析至今未有统一定论;坑中坑式基坑内外坑间距决定抗隆起破坏机制,抗隆起安全系数应根据内部型及外部型两种不同破坏机制分别计算。     

兰州市某毗邻高层建筑深基坑开挖支护技术

为了减小深基坑开挖对毗邻建筑及基坑底的影响,以兰州市某地下车库基坑开挖、支护及降水工程为例,结合工程地质条件、水文条件和毗邻建筑情况进行了方案设计和论证,采用排桩+预应力锚索的支护方式进行支护,确保施工过程中排桩+预应力锚索质量,经工程实践,基坑开挖未对毗邻建筑沉降和倾斜造成影响,该支护技术满足深基坑整体稳定性和坑底抗隆起性能。     

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.