基于BP神经网络的基坑开挖对临近桥桩水平位移预测研究

基坑开挖会引起周围土体位移从而对邻近桩基造成负面影响,干扰桩基正常工作,导致桩身层产生附加弯矩、侧向位移。以郑州大四环及大河路快速化基坑临近桥梁桩基为背景,建立BP(Back Propagation)人工神经网络预测模型,同时结合三维数值模拟及实际监测数据对桩基水平位移进行预测。结果表明,基坑开挖对邻近桩基的影响会随着两者距离的增大而慢慢减弱,且桥梁产生的竖向位移在开挖过程中始终大于其他方向位移。通过将基于BP神经网络建立的预测模型与真实值对比验证了该预测模型可以快速、准确地预测基坑开挖引起的临近桥桩的变形值,可以为桩基位移的预测提供一定参考。     

高架桥下基坑开挖次序对桥墩变形的影响分析

以某市双地道基坑开挖对既有高架桥桥墩变形影响为研究背景,重点研究在轻轨高架桥正常运营情况下利用数值模拟对不同施工方案造成高架桥桥墩位移变形以及在实际施工过程中收集桥墩变形数据总结相关规律。运用MIDAS-GTS建立三维整体计算模型来模拟地道基坑施工开挖次序,进而动态预测基坑支护结构及高架桥桥墩的位移变形状态,分析了双地道开挖在两种不同施工方案下的数据,得出更有利于施工安全建设的方案。计算结果表明:地道基坑开挖高架桥桥墩水平位移最大值为-3.68 mm,竖向位移最大值为2.14 mm;地道基坑支护结构水平位移最大值为11.89 mm。数值模拟结果与主要监测数据对比分析表明,地道基坑开挖在各个阶段对高架桥桥墩的变形影响均在规范限值以内并与实际监测数据走向基本一致。研究结果表明:该项目数值模拟施工过程中优先施工距桥墩较远的基坑对桥墩产生的扰动较小;较好的体现实际施工过程中桥墩的变形趋势以及变形程度;基坑施工至承台位置时对桥墩变形增量达到最大。     

双排桩支护深基坑受力形态分析

双排桩在支护工程中得到了很好的应用,以基坑开挖为例,建立了数值模型,分析了开挖过程中基坑的变形及双排桩的受力形态,分析结果显示:双排桩支护下即可变形较小,坑壁最大水平位移主要发生在坑壁的中下部,基坑坑底的隆起位移较大,双排桩中内侧外侧桩桩身弯矩分布有所区别,随着开挖步数的增加变形和受力的增加规律也有所不同,应该在基坑开挖过程中注重监测,以便于控制基坑的安全性。     

相邻双基坑开挖相互影响二维性状分析

以某实际相邻双基坑工程为原型,利用PLAXIS建立相邻基坑开挖的二维模型,采用HS土体本构模型,分析相邻基坑同步开挖对土体位移、支护结构变形与内力的影响;考虑不同开挖工序和不同基坑间距,分析相邻基坑开挖的影响范围和基坑支护结构在不同开挖工序下的变形特征.对相邻基坑同步开挖下的支护结构位移进行了实测.结果表明,邻近基坑开挖卸荷对基坑间土体沉降、坑底隆起、坑外地表沉降、支护结构内力与变形等产生明显影响.相邻基坑间距、开挖顺序和支护方式是其主要影响因素.     

双基坑开挖对邻近隧道结构变形影响分析

通过建立三维有限元数值模型,分析了双基坑开挖不同施工阶段对已有隧道变形的影响.结果表明:双基坑与邻近隧道平行布置时,隧道会发生较大变形,其水平最大位移比垂直布置时的大10%,且后开挖基坑造成的隧道位移较先开挖基坑变形大7%左右;双基坑与隧道垂直布置时,远隧道基坑开挖对隧道影响极小,隧道变形主要由近隧道基坑开挖决定.针对上述水平布置和垂直布置工况均发现,隧道一侧双基坑开挖施工对隧道的水平位移影响较大,竖向位移约为水平位移的1/10.隧道本身在竖直方向变形为上下向中心挤压,隧道在水平方向上有指向基坑的侧移,同时隧道本身的变形为中心向两侧拉伸,且在开挖基坑中心位置对应处隧道的位移与变形最为明显.     

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。     

有限元软件对基坑开挖过程中位移和变形的模拟分析及应用

利用PLAXIS软件建立天津市某基坑工程的计算模型,模拟基坑开挖过程中变形位移情况,并与实际情况相比较,验证该软件分析结果的可靠性,为基坑工程的设计与施工提供重要的参考数据。     

地铁基坑开挖对紧邻桥桩及支护结构变形的影响

为了保证基坑开挖对紧邻既有桥梁桩基的安全性,结合某在建地铁车站实际工程,应用三维有限元软件MIDAS,对基坑开挖过程中桩体深层水平位移、地表沉降及桥墩竖向位移进行三维有限元模拟,并对现场实际监测结果进行分析。结果表明：基坑开挖造成支护结构产生鼓肚状变形,模拟结果曲线与监测结果曲线趋势一致;地表沉降呈漏斗状,模拟结果与监测结果具有较好的一致性;开挖基坑西侧桥桩JP23处桥墩的竖向位移大于开挖基坑东侧桥桩JP24处桥墩的竖向位移,说明距离越小,基坑开挖对桥桩的影响越大;根据模拟不考虑全方位高压喷射注浆桩加固,得到地表沉降最大竖向位移增大54.5%,并且桥墩竖向位移超过预警值,说明全方位高压喷射注浆加固对控制开挖变形具有重要作用。     

基坑开挖的实测分析与短期预测方法探索

为研究基坑开挖对周围环境的影响和提高基坑监测分析的及时性,根据基坑工程的实际案例,通过使用测量仪器如水准仪、全站仪和轴力计等对沉降、水平位移和轴力等进行监测,得到冠梁,支护桩,周边地表和临近建筑的变形规律,并采用指数平滑法分析监测数据,预测基坑各项安全指标的变化趋势,此方法只适用于短期预测。分析结果表明,基坑的开挖深度和基坑侧面施工机械和大面积的堆载对于基坑的变形有很大影响,但钢支撑的及时架设可以有效的控制基坑的变形。采用指数平滑法进行预测能够弥补监控量测的滞后性,对于实际工程具有重要的指导意义。     

市政管廊基坑施工监测分析研究

通过对市政综合管廊基坑开挖的全程监测,结合管廊基坑的特点,分析基坑的水平位移变形、轴力、水位变化和周围地表沉降.研究结果表明以下几点:SMW工法支护下管廊基坑土体变形呈现出"两端小,中间凸"的特点,基坑变形主要出现在开挖过程中;"先撑后挖"会减小土体的变形量;坑外周围土体沉降随基坑开挖先剧烈下降,待基坑开挖到底后,逐渐趋于平缓;基坑在开挖和架设钢支撑时会导致支撑轴力大小浮动,为了确保基坑稳定,水位的监测是基坑监测中必不可少的环节.监测结果可为类似的综合管廊基坑的施工提供参考.     

基坑变形数值分析中土体力学参数的确定方法

依托上海地区地铁车站基坑,提出了结合有限元的多目标反分析参数确定理论与算法,以不同开挖工况中的围护墙体水平位移和临近地表沉降作为目标,分析确定典型软土层的修正剑桥模型参数.对基坑开挖施工过程用ABAQUS进行有限元模拟,同时选取AMALGAM算法,利用Matlab对基坑工程中的土体参数进行反分析.结果发现,根据基坑开挖前一步实测变形确定的计算参数能够有效预测下一步开挖变形,开挖到一定深度时所确定的土体参数能够准确地预测后续步开挖的影响.证实了多目标反分析对后续施工步预测的精确度,并且得到了长寿路车站基坑第2~6步的9个土体参数反分析结果,可作为基坑工程的借鉴.     

流塑地质条件下的深基坑工程研究

基坑开挖施工时，由于开挖分层不当，一次挖土过深或相邻基坑开挖等原因，会引起坑底土体变形。特别是在像淤泥这种流塑性地层中，土体变形对管桩会产生较大的土压力，出现桩位偏斜，如果大面积群桩整体位移时，将导致严重的工程质量事故。本文结合某工程案例，对流塑地质条件下基坑开挖对PHC管桩的影响进行探讨，希望能给同行参考。     

软土地区基坑开挖诱发邻近盾构隧道 水平位移的简化算法

为探究软土地区基坑开挖对于邻近隧道水平位移的影响,首先,分析了软土地区基坑开挖卸载引起盾构隧道水平位移的变形机理;其次,收集了国内软土地区邻近地铁盾构隧道开挖基坑的工程实例,利用随机森林算法对影响隧道最大水平位移的因素进行了重要度排序,并对影响因素进行了统计分析,提出一相对简便且方便广大工程从业人员使用的半经验公式,可直接用于隧道在邻近基坑开挖下的最大水平位移的预测.通过与所收集到文献中已发表的工程实际案例实测数据的对比,对经验公式进行了验证,验证了所提公式的准确性与适用性.参数分析表明:隧道最大水平位移随基坑开挖体量的增大近似呈对数增大,增速逐渐放缓.隧道水平位移受基坑围护结构水平位移影响较大,两者之间近似呈线性正相关.隧道最大水平位移与基坑隧道间距离呈负相关关系,当距离小于两倍开挖深度时,基坑开挖对隧道的影响较大.基于提出的公式,对基坑开挖对隧道的影响范围进行了分区,结果可为类似工程提供一定的理论指导.     

考虑土体侧向卸荷的基坑变形预测

基坑开挖过程中场地土处于卸荷应力状态,轴向加荷三轴试验的结果难以合理描述基坑土体的实际应力状态和变形特性。考虑土体侧向卸荷对基坑变形的影响,利用土的侧向卸荷应力应变关系,改进了基于塑性变形机制的可发挥强度设计(MSD)法,探讨了不同应力路径下的基坑变形。针对实际基坑工程案例,结合侧向卸荷应力路径三轴试验结果,用改进MSD法对基坑支护墙体水平位移进行了计算分析。研究结果表明:预测误差降低至30%以内,与实测结果具有良好的一致性,改善了墙体最大水平位移的预测结果。     

临近基坑开挖引起的隧道变形预测分析

随着城市地下空间开发利用的快速发展,基坑开挖对邻近隧道的影响成为工程中不可忽视的问题。文中分析了基于反向传播神经网络法(BPNN)预测临近基坑开挖引起的隧道变形。首先,基于土体的小应变特性,采用有限元软件(Plaxis 3D)数值模拟计算得到关于隧道变形的完整数据库,基于此数据库训练检测BPNN模型的准确性,并利用此BPNN模型定量分析各输入变量(隧道与支护结构相对水平距离、隧道相对埋深、支护结构的最大位移)对隧道变形的影响。最后,将BPNN预测结果与17个工程案例实测结果进行对比分析,可以看出两者具有很好的一致性,说明BPNN模型能够准确预测基坑开挖引起的隧道变形,为实际工程提供一种简便的预测方法。     

相邻桩锚基坑开挖变形相互影响数值分析

以两个相邻桩锚支护的基坑工程为实例,基于小应变硬化土(HSS)模型,通过Z-Soil岩土有限元分析软件建立数值计算模型,分析相邻基坑开挖对基坑变形的影响.分析结果表明:相邻桩锚基坑开挖明显减小排桩桩顶水平位移、排桩深层水平位移、坑间土体深层水平位移和坡顶水平位移,对于桩顶水平位移的影响最为显著;相邻桩锚基坑开挖也增大坑间地表沉降,产生的沉降接近两个单坑引起的沉降叠加,最大沉降位置出现在两基坑的正中央;相邻桩锚基坑的支护设计宜考虑相邻基坑开挖的影响,宜以变形不超过单坑开挖产生的水平位移为控制基准.     

基坑开挖对既有地铁隧道及地表变形影响分析

基坑开挖会造成下部隧道周围土压力变化以及土体产生位移,使隧道结构稳定性受到影响,从而变形控制显得尤为重要。以合肥南站南广场基坑工程实测数据为例,采用PLAXIS 2D有限元软件对基坑下部隧道和地表变形的情况进行数值计算。研究表明:数值计算结果与实测值较为吻合,隧道发生竖向和水平位移,竖向位移比水平位移大,隧道的位移值随着开挖深度呈线性趋势;基坑开挖会引起隧道上方地表变形,地表沉降呈向下二次抛物线形式,坑底产生了塑性隆起。     

考虑土体空间变异性的管廊基坑开挖过程中变形及能量演化特征分析

基坑开挖工程的稳定性受所在区域土体参数的空间变异性影响较大,其施工过程伴随着基坑内部能量的相互转化,为研究复杂多层土基坑开挖过程中土体参数的空间变异性影响及能量演化特征,本文依托佛山市某综合管廊基坑项目,基于中心点法建立了多层土的杨氏模量随机场模型,结合FLAC软件构建了复杂多层土的随机场-有限差分耦合计算基坑开挖的数值模型。研究结果表明：基于随机场参数的统计分析及位移实测对比分析验证了所建立模型的准确性;基于均质模型与随机场模型的测点变形趋势一致,但不同测点处位移的变异性存在显著差别,基坑总体变形可控;基坑开挖过程中,弹性应变能的一部分转化为塑性应变能,开挖完成后基坑处于稳定状态。     

深基坑降水开挖对围护结构弯矩与位移影响分析

为了获得深基坑降水、开挖对围护结构变形的影响情况,依托青岛大河东车站基坑工程实例,采用数值模拟手段对基坑降水、开挖引起基坑围护结构变形规律进行深入研究和分析。研究发现：基坑长边地连墙结构弯矩在支撑点处减小的幅度较大;地连墙结构弯矩为零的平面与位移曲线反弯点的位置呈现出一一对应关系;基坑降水引起其短边及长边地连墙结构的位移增量占总位移量的比例仅为8.97%及5.30%,说明开挖引起地连墙结构平面外水平位移的增量远大于降水期间的位移增量,且基坑短边地连墙结构对于降水的影响更为敏感。     

基坑开挖对邻近桩基础的影响研究

基坑开挖对邻近已有建筑或建筑基础存在较大的影响和潜在的威胁.结合具体工程实例,应用大型三维Midas/GTS有限元计算程序对西安某基坑开挖工程进行数值模拟,从基坑开挖深度、开挖距离和开挖坡度对临近建筑桩基影响的力学效应和变形特征进行研究.计算结果表明:随开挖深度的增加,基础沉降量不断增加.随着基坑与基础间距的增加,基础沉降量远大于水平位移的变形量.随着基坑开挖坡度的变化,群桩位移,变形并未出现陡增或骤降.