深基坑开挖及支护数值模拟基本过程研究

介绍三维连续介质有限元法模拟建筑基坑开挖和支护的基本过程,用具体算例模拟此过程,并将数值模拟计算结果与现场实测数据进行对比分析,得出围护结构水平位移的空间分布规律、基坑坑底回弹规律、基坑边坡土体水平位移变化规律。这些规律为实际工程提供了理论依据和指导,有助于提高深基坑的设计水平和安全性。     

地铁车站深基坑开挖对土体影响的数值模拟

为了研究地铁工程支护结构对周围土体变形影响的问题,应用有限元计算软件ADINA对地铁车站深基坑工程进行开挖支护模拟,建立明挖法深基坑开挖支护过程的三维模型,分析开挖过程中连续墙支护开挖和连续墙、锚杆联合支护开挖两种工况下,基坑周边地层的位移情况.研究结果表明:地铁车站深基坑的开挖与支护过程是一个基坑支护结构和基坑内土体、基坑周围土体共同作用的问题,支护结构和支护方法对基坑周围环境的影响明显,周围土体和基坑内土体对基坑性状的影响显著.     

基坑卸载对临近地铁车站影响的数值模拟研究

为探究西安地区黄土地层新建基坑开挖对邻近既有地铁车站的影响规律,依托西安某新建基坑实际工程,借助MIDAS GTS NX有限元软件建立了基坑与既有车站结构三维数值模型,研究新建基坑开挖全过程中围护结构变形与内力、既有地铁车站位移与周边地表沉降的响应规律,将模拟结果与实测结果对比验证其准确性。结果表明：基坑开挖过程中,围护结构位移较小,钢管内支撑可以有效控制围护结构的变形;既有车站最大侧向位移、竖向位移均出现于车站中间部位,侧向变形曲线呈典型的“内凸型”,竖直方向表现为沉降变形,变形增长速率随着基坑开挖深度的增加有所减小;车站周边地表沉降随基坑开挖逐渐增大,至基坑开挖结束,最大沉降值为-8.63 mm;数值模拟结果与现场监测数据规律一致且偏差较小,开挖完成后围护结构的最大位移为7.20 mm,既有车站侧墙中间部位的最大水平位移为1.18 mm,基坑施工风险较低,基坑卸载对临近既有地铁车站影响较小。     

富水砂卵石层地区桩锚支护深基坑变形特性

为研究富水砂卵石层地区桩锚支护深基坑变形特性,以成都某变电站深基坑工程为研究对象,基于现场监测结合数值模拟手段,对深基坑及支护结构的变形特征进行研究,揭示深基坑开挖引起的支护桩侧向变形、深层土体侧向变形、周边地表沉降及坑底隆起等变形规律。研究表明,基坑周边地表沉降规律具有显著的时效性与空间性,地表沉降曲线近似呈“凹槽”状分布,最大沉降量位于距坑壁水平距离6.0 m处,主要影响范围为2倍基坑深度;基坑开挖卸荷引起坑底隆起,最大隆起变形量约为基坑深度的0.49%,位于坑底中部。深层土体与桩身侧向位移曲线近似呈悬臂支护的变形特征,变形量随开挖深度的增加而增大,最大变形位于地表。     

基坑开挖扰动变形特征及控制效果模拟分析

坑中坑的开挖对于基坑的稳定性有诸多方面的影响,内坑的开挖会造成土体回弹,引起基坑土体抗力的损失,降低基坑的整体稳定性。运用FLAC^3D对合肥恒大中心C地块坑中坑式基坑进行了开挖与支护模拟,计算采用摩尔-库伦本构模型,通过模拟计算得出了基坑应力、桩基应力、桩锚应力,验证了基坑中外坑和内坑最易失稳破坏区域,并对利用负泊松比(negative Poisson’s ratio, NPR)锚索对该类基坑进行加密支护的控制效果进行了评价。通过施加位移监测得到了不同开挖阶段基坑地表位移、坑中坑底部位移、以及坑中坑周围土体位移,确定了基坑极易发生破坏的区域以及滑动面位置,建立了坑中坑物理模型,并验证了数值模拟的正确性,研究结论可为类似工程条件基坑的开挖及加固提供理论支撑和实践基础。     

天津市某医院深基坑工程变形特性及预测研究

依托天津地区软土大背景下的深基坑工程,对天津市某医院大尺度深基坑开挖施工过程中的现场观测数据进行理论分析,并利用FLAC~(3D)软件建立3D基坑模型并对基坑开挖支护全过程进行动态模拟,将软件计算结果与基坑现场监测数据进行对比。对比结果表明:模拟所得数值与现场观测数据规律较为贴切,随着基坑开挖进一步进行,外侧土体位移量逐步增加,当基坑开挖全部完成时,土体出现最大沉降量,桩顶水平位移与深层水平位移均满足监控测量标准的要求,说明所选取的支护结构等措施可以较好地控制基坑围护结构的变形并提出预测最大侧向位移的公式为后续类似工程提供一定的参考依据。     

砂土地区深基坑稳定性评价及力学效应分析

结合某地铁车站基坑开挖工程,基于基坑支护结构的现场实测数据,对排桩内支撑基坑支护体系桩顶水平位移,桩体侧向位移及基坑周边土体沉降量进行分析,得出基坑围护结构各项位移和周边土体沉降随时间及开挖深度的变化规律.建立研究区二维有限元模型,并将实测数据与模拟值进行对比,研究支护结构内力变化及桩后土体应力状态.研究结果表明:基坑长边桩顶水平位移约为短边桩顶水平位移的3倍,桩体最大侧向变形量位于1/2H(H为基坑开挖深度)处;基坑开挖及降水引起地面沉降范围约3H,基坑周边各监测断面最大沉降量出现在距基坑边22m处(约0.82H~0.96H),内支撑架设有助于增大基坑整体稳定性.     

复杂环境下桩锚土钉复合支护分析

目的针对郑州地区某基坑工程存在电力隧道和防空洞等复杂情况进行研究,提出采用桩锚土钉复合支护体系处理该类深基坑的方法,为类似工程提供参考.方法采用有限元软件建立同时存在电力隧道和防空洞的深基坑桩锚土钉复合支护有限元模型,模拟分析复杂环境条件下基坑工程施工过程中支护结构坡顶竖向和水平位移、深层土体水平位移以及周边建筑物的沉降以及桩身位移及内力,并与相应的监测结果进行对比分析.结果施工过程中实测基坑坡顶水平最大位移20.6 mm,沉降7.4 mm、土体深层水平位移8.4 mm,周边建筑物沉降2.1 mm,均满足规范要求.结论深基坑工程存在电力隧道和防空洞的复杂环境条件下,采用桩锚土钉复合支护体系能满足基坑的安全稳定要求和周边建筑物的保护要求.     

兰州地铁红砂岩基坑开挖监测与数值模拟分析

以兰州市东方红广场地铁车站红砂岩深基坑为研究对象,对基坑开挖过程中围护桩位移和基坑周边地表沉降进行现场监测,并对实测结果进行分析;采用MIDAS GTS数值模拟软件,分别建立深基坑开挖支护和渗流分析的三维模型,对深基坑在开挖过程中的位移进行模拟计算.结果表明:桩的水平位移随桩体嵌入深度先增大后减小,整体呈")"形前倾,...     

沈阳东森深基坑工程三维有限元分析

沈阳东森商务广场深基坑工程位置毗邻沈阳市政府和市区主要交通干线,基坑平面形状复杂,开挖深度大。为了进一步研究沈阳地区深基坑开挖对土体变形和应力影响规律,控制基坑侧壁与支护结构变形,采用现场原位测试获得的土体参数,应用有限元软件ADINA建立三维模型,对施工过程进行了动态模拟分析。并对支护结构水平位移进行了现场监测,监测结果与数值模拟结果基本吻合,验证了模型的可行性和模拟结果的可靠性。分析结果表明,基坑侧壁的最大水平位移发生在顶部,坑底隆起值越靠近基坑中心越大,向坑壁方向逐渐减小。锚索轴向应力在锚固段顶点有应力集中现象,反映出锚固段的锚固效果较好。在坑底坡脚位置土体主应力集中,该区域为土体塑性破坏区,建议对该处进行加固处理。     

基于开挖方法对深基坑变形的分析与施工优化

为研究开挖方式对深基坑变形分析与施工优化,采用有限元软件FLAC3D对上海某深基坑开挖进行模拟.通过改变开挖方式,在数值计算中设置若干种工况,研究开挖过程中的基坑围护结构位移变化、地表沉降.研究结果表明:3种不同的开挖方法对于基坑变形的控制能力依次是台阶式退挖、跳挖、竖向顺序分层开挖.在采用了新的开挖方式后,基坑周边的最大沉降值也由之前的10 mm左右减小到8 mm左右,基坑围护结构最大水平位移由原来的45 mm减小到40 mm,说明新的开挖方式有效的控制了深基坑变形.     

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。     

悬挂式深基坑地下连续墙支护数值模拟及工程优化

现场监测难以预测基坑和围护结构后期变形规律,为提前预判并规避基坑破坏风险,采用数值模拟方法预测基坑变形及围护结构工作状态。依托南京市和燕路过江通道八卦洲明挖段实际工程,针对悬挂式地下连续墙深基坑支护方式,动态模拟基坑开挖,研究地连墙墙体深层水平位移和墙体弯矩变化规律,对比监测数据验证模拟合理性。改变悬挂式地下连续墙厚度及埋深,发现地连墙厚度增大可减小深层水平位移,但对抗弯性能要求较大;增大墙体埋深可减小水平位移和墙体弯矩,但超过一定深度影响减小,通过寻求墙体厚度及埋深合理值,优化施工方案。     

变形监测技术在深基坑施工中的应用

基坑工程在现代城市建设中应用广泛,而基坑工程的复杂性、不可预见性又要求必须对基坑支护结构稳定性进行实时监测。本文阐述了基坑监测中基本原则,并结合西宁市城东区共和路东侧一深基坑变形监测项目,通过任意设站极坐标法对支护结构顶部水平位移监测点进行观测,及时反应支护结构在突发情况下的变形情况,准确的分析基坑变形原因并提供处理依据,保证了基坑及周围建筑的安全。     

长江漫滩地区深大基坑开挖工程半逆作半顺作法研究

针对长江漫滩高承压水地基,以南京市某工字型地下6层地铁换乘站基坑为依托工程,采用FLAC3D三维有限差分软件,分别对半顺作半逆作开挖法和明挖顺作法进行数值模拟,分析了基坑开挖及降水的应力渗流耦合作用对周围地表沉降、连续墙侧移和支撑轴力的影响。结果表明：1)长江漫滩高承压水地基深基坑开挖工程,地表沉降值和连续墙变形值均较大;2)工字型深基坑开挖工程,地表沉降、连续墙侧移最大值出现在上下横边中点处;3)半顺作半逆作法的地表沉降、连续墙侧移、横向支撑轴力值均小于明挖顺作法,更有利于控制基坑侧壁变形,降低基坑开挖风险。     

深基坑桩锚支护位移及内力数值模拟分析

利用FLAC3D数值模拟软件,按照实际施工工序模拟基坑开挖支护全过程,得到了桩锚支护结构以及基坑外土体沉降和基坑侧壁水平位移随基坑开挖的变形规律:随基坑开挖深度的增加,基坑外土体沉降逐渐增大,变化曲线呈"勺状"分布;基坑顶和基坑侧壁水平位移随开挖深度增加均逐渐增大且都在开挖至基坑底时位移最大;桩身弯矩最大值处基本出现在基坑开挖深度1.5 m以上的位置,最大负弯矩值为76.7;锚索轴力最大位置出现在锚索的端头处,且从端头位置向端尾位置逐渐减小,而第1排至第3排锚索最大值逐渐增大,说明支护结构中第2、3排锚索起主要作用,验证了深基坑桩锚支护的可行性。     

基于流固耦合效应的红砂岩地层深基坑围护结构变形特性分析

降水渗流引起的基坑变形问题十分复杂,采用流固耦合的数值方法,以兰州某地铁车站红砂岩深基坑为研究背景。对围护桩体水平位移、基坑内外土体竖向位移和水位变化进行现场监测,利用FLAC3D建立车站基坑降水开挖耦合模型,分析了围护结构的变形特性以及基坑内外土体竖向变形规律。结果表明围护桩体最大水平位移在0.5倍左右坑深处;基坑开挖对周围土体在0至2.5倍坑深范围内的沉降变形影响显著,最大沉降值发生在距离基坑边缘约0.55倍坑深;降水引起的基坑内外沉降随时间增加呈减小的趋势,降水与立柱桩联合作用使坑底隆起显著减小,基坑内外同时降水有利于解决红砂岩透水问题。考虑流固耦合的数值模拟与现场监测相结合预测兰州地区基坑变形更具科学性。     

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。     

基坑分段支护设计及变形监测分析

以长春某深基坑支护工程为背景,对基坑支护体系设计与基坑变形监测进行论述和分析。根据基坑周边环境的复杂程度,基坑采用分段设计。在临近既有建筑和道路侧,分别采用桩锚、微管桩＋土钉墙＋预应力锚索的复合土钉墙支护及土钉墙支护3种形式。从基坑开挖监测角度,对支护结构顶部水平位移进行监测,对周围建筑进行了水平、沉降位移的观测,并对土体深部位移进行了监测。通过对监测结果的分析,证明复合土钉墙可有效控制变形,但在快速开挖的情况下,土钉墙对该基坑变形的控制效果较差,通过监测,及时处理了支护结构存在的危险,避免了事故的发生,证明了基坑监测的必要性。