考虑主被动土体自重力矩的深基坑抗隆起计算

指出在开挖软土基坑时,如桩后的土柱重量超过基坑地面以下地基承载力时,地基平衡状态将受到破坏,就会发生坑壁土流动,坑底下陷、隆起的现象,此时应验算坑底土的抗隆起稳定性,提出充分考虑桩脚处主被动土体对抗隆起的影响的计算方法,并结合工程实例,对该方法进行了检验,说明了同其他方法相比的合理性。     

软土地区基坑坑底抗隆起稳定计算分析

基坑坑底抗隆起稳定性验算在软土地区基坑工程设计中位居核心地位,不仅关系到基坑的稳定及周边环境的安全,还影响基坑工程的造价。对基坑坑底抗隆起计算方法及适用条件进行梳理,结合工程实例,以极限平衡法中的圆弧滑动模式为基础,计算分析了围护墙插入比、最下道支撑的位置、坑内加固及基坑尺寸对坑底抗隆起稳定性的影响。结果表明增加围护墙插入比、减小最下道支撑与坑底的距离、增加坑底土体加固均能有效增加坑底抗隆起稳定性;对于基坑宽度较小的狭窄基坑应考虑空间约束效应,若以传统的圆弧滑动计算模式则过于保守,会造成较大浪费。     

提高坑底抗隆起稳定性的方法探讨

为了比较新规程、天津规程和上海规程在基坑抗隆起计算方法的差异,深入的研究了三本规程采用抗隆起计算模式,指出其异同点,并针对抗隆起计算模式的特点给出了提高抗隆起稳定性的对策。针对Prandtl公式的坑底抗隆起稳定性验算,给出了坑内土体采用裙边加固的宽度和加固深度,以供抗隆起稳定性验算参考和借鉴。     

软土基坑抗隆起稳定性计算的改进

在软土深基坑设计中,基坑抗隆起验算是一项重要的验算。首先介绍了不同的情况下基坑抗隆起稳定性的典型计算方法。然后引入基坑形状、围护墙入土深度、坑底下软土深度、坑底被动区地基加固处理及基坑内工程桩对基坑抗隆起稳定性的影响,并且介绍了相应的计算改进方法,为计算抗隆起稳定性提供了更为合理的方法。最后通过对新加坡Clarke Quay地铁站入口基坑开挖工程实例验算表明,计入各有利因素的影响,抗隆起稳定安全系数由0.6增加到1.528,证实了改进计算方法的合理性,同时也得出当坑底以下软土深厚时,联合使用坑底地基加固和工程桩能比较有效的提高抗隆起稳定性。     

软土地区偏压基坑抗隆起稳定安全系数的强度折减法研究

针对偏压工况下软土地区基坑开挖的坑底隆起问题,建立了二维有限元强度折减分析模型。对偏压范围、偏压距离以及偏压荷载大小对抗隆起稳定安全系数的影响进行了数值模拟分析,同时对比了极限平衡法、极限分析法和上述数值方法在偏压工况下的抗隆起稳定安全系数。结果表明:偏压范围越大或偏压距离越小,基坑抗隆起稳定安全系数越小;不同深宽比下的基坑抗隆起稳定安全系数均随偏压荷载大小增加而线性减小;Terzaghi极限平衡法和极限分析法均高估了偏压基坑的抗隆起稳定性,偏危险;BjerrumEide极限平衡法和基于Prandtl机构的规范法低估了偏压基坑的抗隆起稳定性,偏保守。     

坑底抗隆起圆弧滑动模式规范条文适用性研究

结合工程实例,按两个行业标准和两个地方标准,对比分析了地铁基坑坑底抗隆起稳定性验算结果,并通过有限元分析,对基坑的坑底隆起、围护结构变形、地表沉降等进行了验证计算,提出了长条形基坑坑底抗隆起稳定性验算模式的适用条件与计算参数的取值建议。     

坑中坑开挖对基坑抗隆起稳定性的影响分析

在既有基坑内部进行二次开挖形成坑中坑的过程也是对基坑被动区土体卸载的过程,被动区土体的卸载加大了坑底隆起变形的趋势,对基坑抗隆起稳定性产生较大影响。根据坑中坑与圆弧滑动面的位置关系的不同,对坑中坑类型进行了分类,推导了不同类型坑中坑基坑抗隆起稳定安全系数的计算公式。研究结果表明：坑中坑基坑抗隆起稳定性与坑中坑开挖位置有关,当坑中坑在圆弧滑动面影响区域内开挖时会减小抗滑力矩,降低基坑抗隆起稳定安全系数。外部型坑中坑对基坑抗隆起稳定性无影响。内部型坑中坑基坑抗隆起安全系数随内外坑壁距离、内坑宽度、内坑深度的增大而减小。坑底相交型坑中坑基坑抗隆起安全系数与内坑宽度无关,随内外坑壁距离的增大而先减小后增大,随内坑深度的增大而减小。坑壁相交型坑中坑基坑抗隆起安全系数与内坑宽度、内坑深度无关,随内外坑壁距离的增大而增大。     

基于强度折减法的圆形深基坑坑底抗隆起稳定性分析

用于一般形状基坑的坑底抗隆起稳定分析方法因不能考虑圆形基坑环向土体挤压作用而不适合于圆形基坑的分析。基于非线性有限元提出了轴对称条件下基坑坑底抗隆起稳定分析的强度折减方法。研究表明：圆形基坑强度折减到破坏时的滑裂面形状与一般形状基坑的滑裂面形状相似,但圆形基坑的滑裂面并不通过围护墙墙底,而是通过墙底下方的土体。采用平面轴对称有限元的强度折减法分析得到的坑底抗隆起稳定系数较平面应变有限元强度折减分析得到的稳定系数高得多。当开挖深度很小时,圆形基坑具有较大的坑底抗隆起稳定系数;但其值随着开挖深度的增大而逐渐减小。圆形基坑的坑底抗隆起稳定系数随着围护墙插入比的增大呈线性增加。最后采用基于平面轴对称有限元的强度折减法分析了上海世博500kV地下变电站圆形基坑的坑底抗隆起稳定性。     

临近浅基础的桩板式支挡基坑坑底抗隆起稳定性验算探讨

文章通过对浅基础荷载在地基中竖向附加应力分布及对基坑坑底隆起影响进行分析,提出将基底附加荷载采用扩散法的方式投影到计算截面上进行基坑坑底隆起稳定分析的方法,并推导了相应的计算公式。     

考虑局部荷载的基坑抗隆起稳定性三维分析

针对目前基坑抗隆起稳定性计算方法不能考虑三维空间下局部地面荷载作用的问题,在圆弧滑动法的基础上,结合Boussinesq解,建立了可以考虑地面局部荷载的基坑三维抗隆起稳定性系数计算方法,并结合工程算例,分析了地面局部荷载不同作用位置及范围下基坑三维抗隆起稳定性系数的变化。结果表明:基坑长度小于60 m时,三维抗隆起稳定性系数明显大于二维计算结果,计算结果最大可相差60%以上;荷载作用位置及作用范围变化时,基坑三维抗隆起稳定系数变化复杂,且在滑裂体边界附近的荷载变化会导致基坑三维抗隆起稳定系数发生较明显的变化;距离基坑较远的地面荷载对基坑抗隆起稳定系数影响较小,计算时可适当简化。     

软黏土基坑抗隆起稳定性研究

目前我国所采用的抗隆起稳定性计算忽略了支护结构底以下滑动区内土的重力对隆起的抵抗作用。基此,文章以福州某软土基坑为研究对象,对支护桩底未穿透软土层的基坑进行了抗隆起计算分析,并据计算分析结果提出新的计算方式。认为:在计算软土较厚的底层时,应充分考虑开挖一侧坑底滑动面以内土体重力对隆起的抵抗作用;开挖侧坑底滑动面以内土体的加固,可以对基坑隆起破坏起到一定的抵抗作用。     

设置抗浮抗拔桩深基坑的三维数值仿真分析

采用数值模拟分析的方法,运用三维实体单元模拟抗浮抗拔桩,分析了逆作法条件下抗浮抗拔桩对大面积、特深基坑开挖性状的影响及在基坑开挖过程中桩体的受力特性。分析结果表明:逆作法施工的带有抗浮抗拔桩基坑的坑底隆起量约为顺作法施工的带有抗浮抗拔桩基坑的坑底隆起量的1/3。受开挖区域的影响,承受轴力最大值、最小值桩体的平面位置是变化的。并将开挖过程中桩体轴力的计算结果和试验结果作了对比,对比结果表明:计算结果可作为工程施工的参考数据。     

基于强度折减法的软土基坑抗隆起稳定性分析

基坑抗隆起稳定性验算是软土基坑支护设计中的一项重要内容。本文结合基坑工程实例,采用有限元强度折减法对基坑坑底的抗隆起稳定性进行分析。主要分析总结了基坑开挖深度、支护结构入土深度、支护结构刚度、基坑深宽比以及坑底软土层厚度对基坑抗隆起稳定性的影响规律。研究表明:基坑开挖深度、基坑宽度、支护结构入土深度和坑底软土层厚度等参数的变化均对基坑抗隆起稳定性有一定程度的影响,而支护结构刚度参数对抗隆起稳定性影响不明显。通过与规范法计算结果的对比分析,证明了有限元强度折减法在基坑抗隆起稳定性分析中的适用性。     

饱和黏性地层中基坑坑底抗隆起稳定验算方法

针对饱和黏性土地层中基坑坑底抗隆起稳定性验算,首先建议其强度指标取原状土样在有效自重应力下预固结的不固结不排水抗剪强度cu,随后考虑该不排水抗剪强度随深度近似线性增大的特点,给出相应地基承载力的计算公式。进而在作者此前所提出的坑底抗隆起稳定性验算方法基础上,给出饱和黏性土地层中深基坑坑底抗隆起稳定安全系数的计算方法,包括挡土构件嵌深较小情况下按地基承载力的验算方法,嵌深较大情况下按圆弧滑移面的验算方法和识别过大嵌深的临界嵌深计算公式,并通过与精细数值方法计算结果的对比,对所提出方法及公式的正确性和精度进行了检验。文中还给出两个工程实例,展示了实际分层地基,特别是既有黏性土也有无黏性土层时按所提出方法的坑底抗隆起验算。     

考虑弧长和法向应力修正的基坑抗隆起稳定计算方法

目前抗隆起稳定计算方法多是基于均质土推导得出安全系数计算公式,将其应用于分层土地基时,通常将各土层的抗剪强度指标按土层厚度加权平均,这种方法既没有考虑滑动面实际经过各土层的弧长也没有考虑滑动面上法向应力大小。分析了分层土地基中土层分布影响抗隆起稳定性的因素,针对均质土中的抗隆起稳定验算公式提出了两种修正方法,按弧长加权平均法和按弧长与滑动面法向应力加权平均法。通过工程实例计算分析表明,传统层厚加权平均法得到的安全系数与精确解法得到的安全系数相差较大,不能合理反映各土层的抗隆起贡献;而两种修正方法,尤其是第二种,所得到的安全系数接近精确解法得到的结果,可以合理地反映不同深度土层对抗隆起稳定的贡献及基坑抗隆起稳定安全系数随土层分布变化的变化规律,并且计算简便,易于工程技术人员使用。此外,针对土层分布变化对抗隆起稳定的影响研究得出,滑动面下部土层对基坑稳定性影响最显著,因此在工程实践中,应尽可能将全部或部分支护结构的底端嵌入较好的土层中。     

考虑土体强度不均匀性时宽窄基坑坑底隆起稳定研究

在基坑坑底隆起稳定性分析中,准确的破坏模式及滑动面是确定安全系数的基础。然而,基坑坑底隆起破坏模式种类繁多且形式各异。传统的经典基坑坑底隆起稳定分析以及规范分析方法在破坏模式及滑动面的选取上均存在差异和局限性。基于不连续布局优化法,首先研究了土体强度不均匀性对不同宽度基坑坑底隆起稳定性的影响。结果表明,软土层厚度较大且土体强度沿深度逐渐增长时,宽基坑坑底隆起滑动面并不覆盖整个坑底,即相当于软土层下部存在一硬土层,限制了滑动面向下延伸。进一步,分析了围护结构长度及抗弯强度对破坏模式及安全系数的影响,并提出以滑动面触碰围护结构来区分宽窄基坑。在宽基坑中,当围护结构嵌固深度较小时,失稳破坏滑动面并不通过桩底,此时应用绕最下道支撑的圆弧滑动模式时应适当修正滑动面半径。对于窄基坑,应用圆弧滑动模式时需修正坑内滑动面,以考虑窄基坑的空间效应对安全系数的提高作用。     

软土地区基坑坑底隆起稳定破坏滑动半径研究

为了研究软土地区基坑坑底隆起的破坏模式并确定合理的隆起破坏滑动面大小,采用不连续布局优化法对不同围护结构插入比条件下的基坑坑底隆起失稳滑动面进行分析; 通过大量计算得到可用于判断滑动面是否通过围护结构底端的不同基坑开挖深度下土体强度和围护结构临界插入比的幂函数关系表达式; 通过分析围护结构插入比较小时归一化的坑底隆起破坏滑动半径和围护结构插入比的关系,得到修正传统圆弧滑动法滑动半径的对数表达式及其系数。最后,将修正滑动半径后计算的安全系数与数值模拟结果进行了对比,验证了滑动半径公式的可靠性。结果表明:在插入比较大(大于临界插入比)情况下,滑动面通过围护结构底端; 在插入比较小情况下,滑动面不通过围护结构底端,需对传统圆弧滑动法进行修正; 提出的修正方法可为软黏土层较厚的基坑坑底隆起稳定分析时滑动半径的选取提供参考,同时可以解决传统圆弧滑动法在插入比较小时安全系数变化不合理的问题。     

基坑坑底抗隆起稳定性影响因素分析

基坑工程的坑底抗隆起影响因素众多,且各因素对坑底稳定性的影响程度存在较大差异,设计中明确各因素的影响程度对保证基坑安全具有重要意义。考虑土体横观各向同性特征,推导了坑底抗隆起计算公式,并就土体参数和支护结构参数变化对基坑坑底稳定性的影响程度进行了探讨。研究结果表明:增大内聚力c、内摩擦角φ和墙体插入比或减小土体重度γ、最下层内支撑高度和地面超载以及进行坑底加固均能提高基坑抗隆起稳定性。当土体重度γ较小、内聚力c较大、内摩擦角φ较小、墙体插入比较小、最下层内支撑高度较大、地面超载较大时,应尤其注意土体横观各向同性特征的影响。     

基坑抗隆起稳定的块体集上限分析

采用块体集上限法构造了基坑抗隆起稳定问题的运动许可速度场,分析了各种条件下不排水黏土基坑抗隆起稳定系数和破坏面特性。通过对考虑坑底坚硬土层、挡墙入土深度和基坑外侧地表超载条件下,块体集上限分析结果与已有文献结果的对比,验证了方法的有效性。块体集上限法克服了多块体上限法存在破坏面假设的缺点,不仅适用范围更广,同时可以得到更完整的基坑抗隆起优化破坏面。在考虑支护挡墙入土深度时,块体集上限法所得基坑抗隆起稳定分析结果优于多块体上限法和强度折减有限元法,具有较大优越性。     

黏土基坑抗隆起稳定分析的多块体上限解

 为了将多块体上限法拓展应用到饱和黏土基坑抗隆起稳定性分析中,提出支护墙体刚性条件下,用于饱和黏土基坑抗隆起稳定分析的多块体相容破坏模式,并给出相应的上限计算能量方程。为检验多块体上限方法的应用情况,结合实际工程案例以及针对基坑宽度、坑底基岩埋置深度、支护墙体与土体间侧摩阻、支护墙体入土深度和土体强度非均质等对抗隆起稳定存在影响的因素进行计算和分析,并将多块体上限法计算结果与基于Terzaghi模式及Prandtl模式的上限解、Faheem强度折减有限元计算结果、Ukritchon的极限分析有限元计算结果做了广泛的对比。通过对比可以发现,所给出的多块体上限解是所讨论上限解中最优的,计算结果与Ukritchon的极限分析上限有限元计算结果较为接近,而多块体上限方法与Ukritchon的极限分析上限有限元相比,更容易实现,计算量也要小得多。通过大量计算以及与其他方法的对比可以发现,多块体上限方法在黏土基坑抗隆起中的应用是比较成功的。