基于正交试验的围护结构变形影响因素

深基坑开挖可能引起围护结构与周围土体的变形,而这些变形对各种影响因素具有不同的敏感程度.以上海长江西路越江隧道新建工程为例,根据实际土层分布建立了里程NK0+534.100处基坑体系横截面的几何模型,使用有限元分析软件ABAQUS进行了基坑开挖过程的数值模拟,分析了基坑施工过程中地下连续墙水平位移随深度的变化特征,对比研究了现场监测数据与数值模拟结果.选取地下连续墙厚度、窄基坑开挖深度、窄基坑开挖宽度3个影响因素,并对每个因素取3个水平,使用正交试验和正交表L9(34)实现了9种不同情况的数值模拟试验,并基于这些因素对地下连续墙水平位移的影响进行极差分析和方差分析.结果表明:数值模拟结果与现场监测数据吻合程度较好;对地下连续墙水平位移影响程度由大到小的因素依次为地下连续墙厚度、窄基坑开挖深度、窄基坑开挖宽度;地下连续墙厚度-地下连续墙的水平位移呈负相关,窄基坑开挖宽度、深度-地下连续墙水平位移呈正相关.研究成果对基坑施工过程中围护结构的变形分析具有一定的参考价值.     

深基坑逆作法施工土方跃层开挖的数值模拟与实测分析

结合某大型深基坑工程实例,借助大型岩土类有限元分析软件Midas-GTS,对基坑在土方跃层开挖施工过程中地下连续墙与临界基坑地表的变形进行动态的数值模拟;同时,通过地下连续墙的水平变形监测,获得地下连续墙典型测点随基坑开挖深度变化的曲线。通过对数值模拟成果和现场实测结果的综合分析与对比,获得该深基坑土方跃层开挖过程中地下连续墙及周边土体的变形响应特征。结果表明:土方跃层开挖将对地下连续墙及周边环境产生不利影响,其产生的地下连续墙最大水平位移值约20 mm,但仍在合理值范围内;适当的采取施工措施,如在基坑四周尽可能预留较多反压土,可有效减小土方跃层开挖对地下连续墙产生的不利影响。研究成果对指导类似深基坑的设计和施工具有重要的参考价值。     

基于FLAC3D的深基坑支护三维数值模拟分析

为研究基坑不同支护方式对围护结构变形及稳定性的影响,利用FLAC3D三维快速拉格朗日差分方法对某地铁深基坑分步开挖与支护进行数值模拟,并对两种支护方案进行对比分析。研究结果表明:地下连续墙最大水平位移出现在墙顶,且位于地下连续墙长度方向的中部;在分步开挖时,第一步开挖时地下连续墙的位移变化率与第二步开挖时的位移变化率相同。研究还发现,采用地下连续墙加内支撑的支护方案对地下连续墙的侧向位移有较明显的抑制作用。     

深浅交替地下连续墙的变形研究

深浅交替地下连续墙作为一种新的地下连续墙形式,其应用较其他形式的地下连续墙更为广泛,研究其在基坑工程中的变形规律具有重要意义。通过对某基坑工程中深浅交替地下连续墙的变形性状进行监测,将不同深度处的水平位移以及地下连续墙墙顶沉降量与时间关系进行分析,采用模拟软件进行支护计算,得到各个开挖工况下深浅交替地下连续墙墙体竖向和水平位移的变形规律。     

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。     

长江漫滩地区深基坑地下连续墙受力变形特性研究

针对长江漫滩地区特殊条件,通过收集南京青奥轴线——梅子洲过江通道两种不同地下连续墙作为围护结构的深基坑工程实测数据,从统计学角度对比分析了格栅地下连续墙和普通地下连续墙受力变形特性,研究了地下连续墙顶水平位移、墙体深层侧向位移、地表沉降、支撑轴力等随基坑开挖及时间的变化规律。主要结论如下:1墙顶水平位移在支撑设置后均有回弹变形趋势,变形受支撑架设、预加轴力及拆除影响较大;2两种墙体侧向位移随深度均呈"胀肚型"变化趋势,两者最大侧移均发生在埋深中部区域;3格栅地下连续墙在基坑开挖初期,受支撑设置影响,地表先小幅隆起,普通地下连续墙无隆起现象,且沉降明显偏大,两者随距墙体距离增大沉降逐步变小,且不同距离处差异沉降在基坑开挖后期均有增大趋势。     

某地铁车站深基坑支护方式的FLAC~(3D)模拟分析

以南宁市大学鲁班路地铁车站基坑开挖支护为背景,对深基坑地下连续墙内支撑支护结构进行数值模拟分析。运用数值模拟软件FLAC~(3D)构建数值模型,分析基坑在不同开挖阶段下的位移、剪应变增量及内支撑轴力等。在地下连续墙内支撑支护下基坑底部最大竖向位移约为9.5 cm,基坑底部隆起位移量中间大,两边小;基坑侧壁最大水平位移为2.0 cm,出现在基坑长边中轴处;随着开挖深度的增大,剪应变增量影响范围呈现先略微减小再增大的趋势;内支撑轴力大小与基坑开挖深度成正比,且在第1道内支撑上出现了拉力。     

静压沉桩对邻近地下连续墙变形的影响

以半无限土体中圆孔扩张解答为基础,运用弹性地基梁理论,通过简化基坑内部支撑条件以及墙端约束条件,得到了静压沉桩对邻近基坑地下连续墙变形影响的弹性解答,并分析了沉桩深度和沉桩距离对地下连续墙侧移的影响规律.研究结果表明:静压沉桩对邻近地下连续墙变形有较大影响,尤其对开挖面以下地下连续墙的侧向位移影响更加显著.当沉桩深度超过开挖深度后,地下连续墙产生的位移随沉桩深度不断增加;沉桩超过地下连续墙深度后,继续沉桩对地下连续墙的位移影响逐渐减弱.桩径越大,地下连续墙产生的位移越大.沉桩离地下连续墙越近,地下连续墙产生的位移越大;当沉桩距离增大到15倍桩径时,沉桩影响可以忽略.     

软土地区基坑分区开挖参数分析

在敏感环境下施工时,为减小基坑开挖对临近结构的影响,常将深大基坑用分隔墙分割成若干个小基坑。以上海软土地区某工程为背景,借助数值计算,分析深大基坑分区开挖时分区宽度、分区开挖次序和分隔墙插入比对临近被保护结构一侧地下连续墙和墙后土体变形的影响。研究结果表明:当先远后近(远近相对于被保护结构而言)方式开挖,分区宽度等于基坑开挖深度时,分区开挖的作用效果最好,此时墙体水平位移和墙后地表沉降比未分区时分别小39%和41%;当先近后远的方式开挖时,分隔墙离基坑边缘越近,分区开挖的作用效果越明显;在同等分区宽度下,先远后近开挖所引起的墙体变形和墙后地表沉降比先近后远开挖的低;分隔墙的插入比对基坑围护墙位移和墙后土体沉降影响比较小。     

软土基坑SMW工法墙墙顶位移与嵌固比关系模拟试验研究

基于相似理论设计了SMW工法支护的软土深基坑支护开挖试验模型,由模型试验测得了各级开挖稳定后的SMW工法墙墙顶位移;在模型试验基础上,采用大型非线性有限元软件ABAQUS建立了特征墙段的三维有限元数值分析模型,由数值分析也获得了各级开挖工况下墙顶位移.比较了基坑模型试验及其数值模拟分析结果,并采用指数模型拟合了SMW工法墙墙顶位移与嵌固比关系曲线.结果表明:采用指数模型拟合SMW工法墙墙顶位移与嵌固比关系可取得良好的拟合效果.工程施工中,可采用指数模型预测预报SMW工法墙随基坑开挖产生的墙顶水平位移.施工过程中,加强墙顶位移监测,绘制墙顶位移与嵌固比关系曲线,将预测位移值与实测值进行分析对比,可以了解支护结构实际所处的工作状态及变形阶段,从而可以预防工程事故发生.     

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.     

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。     

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。     

深基坑桩锚支护结构位移分析及数值模拟

基坑开挖会引起周边既有建筑和道路的沉降和位移。为了研究基坑开挖过程中,土体卸载对周边既有建筑的影响规律,以安徽璀璨明珠商场深基坑工程为研究对象,对桩锚支护结构在深基坑中的应用进行研究。通过理论分析、现场实测和FLAC3D数值模拟对支护结构进行综合分析,重点对比了在基坑开挖过程中支护结构及周边环境的位移实测数据和数值模拟结果的偏差,结果表明:运用FLAC3D软件进行数值模拟,模型结果总体上与现场实测数据具有良好的相似性,能够比较准确地反应基坑开挖土体压力、变形的演变规律。本工程基坑水平位移监测点最大位移为25.96mm,小于监测报警值30mm。其中基坑侧壁水平位移监测是重点。分析了造成数值偏差的三大原因,对于深基坑支护结构设计具有一定的参考价值。     

深基坑开挖中坑内降承压水的有限元模拟分析

考虑深基坑工程中坑内减压对基坑变形及稳定性等产生较大影响,本文选用适合基坑开挖的Hardening-Soil本构模型,结合某深基坑工程利用有限元法对承压层的不同处理方案进行对比计算.结果表明:在承压层未完全隔断的情况下,深基坑降承压水对基坑的稳定性及抗突涌都有利,但是增大了坑外地面沉降及地连墙底部位移.     

大面积基坑开挖工序对邻近供能管沟的影响

以虹源盛世国际文化城A1区基坑工程为背景,采用有限元数值模拟的方法,研究了开挖工序对基坑本身及周围环境的影响.结果表明,相同开挖支护条件下,基坑开挖完成后方案1(以岛式开挖为主)和方案2(以盆式开挖为主)的基坑坑底隆起量、格构柱立柱桩竖向位移、支撑围檩格构柱体系应力、地下连续墙侧移和管沟竖向位移的最终数值大小相近但后者略小;相较方案1,方案2施工过程中各工况土方开挖对基坑本身及周围环境影响的急剧变化程度更缓和,因而更偏于安全.     

圆排式异型深基坑稳定性数值模拟分析

为定量分析圆排式异型深基坑支护的侧向变形特性与抗隆起稳定性,利用数值仿真软件Midas GTS NX对矩形深基坑及圆排式异型深基坑进行对比研究。研究结果表明:矩形深基坑受侧向挤压成"类工字型",最大侧向位移超过6 m,在实际工程中,基坑已经破坏坍塌,安全性差。对于圆排式异型深基坑,沿深度方向,粉质黏土层是易发生破坏的薄弱土层,同时开挖时隆起值最大,为17. 2 cm;在地连墙边界两侧,墙身侧向位移取得最大值2. 96 cm,充分证明圆排式异型深基坑相比于矩形深基坑具有足够的安全性与稳定性。     

悬挂式止水帷幕深基坑分级降水开挖变形特性

在地下水丰富且发育有深厚的透水层的地区,考虑到施工难度以及经济性因素,深基坑的隔水设计往往采用悬挂式止水帷幕.基于佛山地铁某深基坑变形实测资料,采用ABAQUS建立三维流固耦合模型,考虑分级降水开挖的实际工况,研究开挖过程中悬挂式止水帷幕基坑的变形规律.结果 表明:地连墙变形在开挖的各个阶段均呈“中间变形量大,两侧变形量小”的鼓胀形.最大侧向位移点在开挖的各个阶段均位于开挖面附近,随开挖深度的增加呈下移趋势.地连墙墙顶位置容易朝着坑外发生变形.坑外地表沉降曲线呈“凹槽”形,随着开挖深度的增加,最大地表沉降点逐渐远离基坑.在基坑开挖过程中,软土层开挖扰动引起的地表沉降呈减小趋势,由坑内降水引起的地表沉降呈增加趋势,由降水引起的沉降可达总沉降量的一半以上.回灌前后坑外地表沉降分布规律基本一致,均呈“凹槽”形,采取回灌措施可在一定程度上控制悬挂式止水帷幕地表沉降变形.     

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。