基于全局极限响应面的预应力锚索加固边坡抗震可靠度分析

通过反向采用极向条分的极限分析上限法获取临界强度参数对,拟合得到预应力锚索边坡对应的抗震全局极限响应面方程,将其作为内核函数使用Monte Carlo模拟得到特定地震烈度下的预应力锚索加固边坡的失稳概率和可靠度指标,避免直接使用极限分析上限法而造成的抽样和寻优算法的冗余嵌套。将该方法应用于预应力锚索加固边坡算例中,并将抗震全局极限响应面与基于"均值最不利滑动面"的极限响应面进行了对比,结果表明全局极限滑动面所得失稳概率较大,特定滑面的极限响应面法偏于不安全。进一步分析了锚索参数对边坡抗震失稳概率的影响以及失稳概率与可靠度的关系曲线,表明该方法很好地兼顾了变异参数空间的全局性以及计算的高效性,可以为基于可靠度的预应力锚索边坡抗震设计提供理论参考。

浅埋隧道开挖引起的土体水平位移分析

对于浅埋隧道开挖引起的土体位移规律很多学者进行了研究,但对于其水平位移规律的研究却不多。在总结比较现有3种地层沉降公式的基础上,结合其中一种地层沉降理论以及土体不可压缩的假设推导出了浅埋隧道上方土体的水平位移公式,使用该公式对相关文献中的实测数据以及有限元模拟结果进行了拟合对比,证明提出的公式能够较好地预测和描述浅埋隧道开挖引起的土体水平位移规律;另外,基于所推导的地层水平位移公式以及地层沉降理论公式,得出了该方法下的土体位移矢量角公式,并与O’Reilly和New提出的方法进行了比较,所得结果与相关学者的研究结论一致,证明了该土体位移矢量公式的适用性。此研究成果可为相关实际工程中土体水平位移的计算和控制提供理论参考。

基于现场监测的深基坑施工动态风险评估

目前常用的基坑风险评价方法主要是根据专家经验完全进行定性分析,存在很大的主观不确定性。以监测项目作为基坑风险的评价指标,并考虑监测项目之间的相对重要性关系,建立了基于现场监测的深基坑工程施工期风险评估指标体系。以监测报警值作为参考标准将监测数据量化为监测项目的安全风险概率;风险损失以监测项反映的可能风险源采用专家调查法进行估值;兼顾考虑基坑的安全风险概率和风险损失对基坑的风险度进行了分级,并根据风险度等级处理要求作出风险响应。通过工程实例对该风险评估方法进行了应用分析,表明该方法具有信息明确、动态、可靠的特点。

考虑内部摩擦变形耗能的预应力锚索边坡极限分析

根据变形协调原则,认为对数螺旋线滑面滑坡体在下滑过程中并非完全不变形而是根据滑面形状自适应变形从而产生能量耗散。为量化该过程中的能量耗散,根据协调速度场的关系提出了2种多块体划分法来计算该变形摩擦耗能功率,并结合极限分析上限法和强度折减法推导了预应力锚索加固边坡的安全系数计算式。通过算例分析表明,虽然2种多块体划分方法获得的边坡安全系数随着划分块体接触面数量的增加变化规律不同,但最终都趋于稳定收敛,且收敛值十分接近,并从具体划分原理角度解释了2种不同变化趋势的原因。典型边坡算例的不同分析方法安全系数结果比较表明,滑坡体内部变形摩擦耗能有助于提高边坡的抗滑作用,安全系数较不考虑时有所增大。分析总结了预应力锚索边坡随锚索预应力、锚索倾角、锚索位置高度变化条件下有无考虑滑坡体内部变形摩擦耗能的边坡安全系数变化规律。该方法弥补了以往上限法中忽略该项摩擦耗能的不足,可为预应力锚索加固边坡的稳定性分析提供参考。

坑中坑开挖对桩锚支护基坑稳定性与变形的影响

桩锚支护结构是深基坑常用的支护形式之一,在工程中已获得广泛应用。深基坑开挖后再次开挖内坑会对基坑整体稳定性与变形造成不利的影响。依据合肥市滨湖新区恒大中心深基坑为原型,基于Flac3d数值模拟,分析了坑趾系数、内外坑深度比、外坑支护结构插入比对基坑整体稳定性及变形的影响。分析结果表明:该基坑坑中坑支护设计是可靠和安全的;内坑施工对基坑整体稳定性及围护结构最大变形的影响随坑趾系数、外坑支护结构插入比的增大而减小,随内外坑深度比的增大而增大;内外坑深度比和坑趾系数的变化对基坑整体稳定性及围护结构最大变形的影响皆敏感,且对围护结构最大变形的影响更为显著。

基坑桩锚支护参数优化的数值模拟分析

以合肥市滨湖新区恒大中心深基坑项目为例,使用Flac3D数值软件对桩锚支护基坑开挖过程进行模拟,研究了锚索倾角、锚索自由段长度、锚索预应力、支护桩刚度、桩长和桩间距的变化对支护桩水平位移的影响,并据此给出了优化后的桩锚支护参数建议值,通过优化的桩锚支护参数与原设计参数的桩体位移的数值模拟结果对比,证明该优化参数能够有效减小桩锚基坑开挖引起的侧向变形。将优化结果应用于施工中,通过与原方案对比表明该优化结果能有效减小基坑的侧向变形,保障基坑安全。

基坑开挖地表沉降模型适用性研究

基坑开挖引起的地表沉降对周边建筑物的安全造成了一定的威胁,在已有大量实测数据分析的基础上,提出了一种新的数学函数模型,并结合模型函数性质提出了基于最大沉降量S_(max)和沉降范围r的沉降模型表达式,结合相关工程实例中的数据分析,证明该模型对基坑开挖引起的地表沉降规律有着较好的适用性,将该模型与其他类似的模型进行了对比。研究成果可为相关基坑工程开挖引起的地表沉降的预测和控制提供参考。

合肥恒大中心深基坑土方开挖模拟优化

有限元分析方法已成为模拟基坑开挖的常用手段,但对于很多大型基坑来讲,由于其规模较大,开挖工程量大,对其建立三维仿真模型进行的研究相对较少。合肥恒大中心深基坑工程开挖面积大,周围环境复杂,针对土方开挖过程优化,提出3种可行的土方开挖方案,并对其分别建立三维仿真模型进行数值模拟分析,分别从桩体深层水平位移、桩顶(坡顶)水平位移、基坑周边地表沉降、锚索轴力等4个方面来对比这3种开挖方案的优劣,从中优选出最佳开挖方案,供施工时参考选用。

基于极限分析的边坡实时动态Newmark滑块位移法

Newmark滑块位移法常被用于计算边坡的震后位移,但其计算过程所使用的均为边坡失稳瞬间状态的参数,并未考虑到滑坡体在地震时程中不断变形下滑所引起的参数变化。基于极限分析原理,考虑滑坡体下滑转角对各做功功率以及边坡几何参数的影响,推导了边坡实时屈服加速度系数、实时角加速度以及震后水平位移的计算表达式;使用Matlab编程并以地震波记录时间间隔为单位对滑坡体的动态参数进行实时更新,实现了实时动态的Newmark滑块位移法计算过程;将该方法应用于典型边坡算例中,并与传统的Newmark滑块位移法进行了对比。结果表明:边坡实时屈服加速度系数会随着滑坡体转角的增大而增大,考虑实时动态效应的边坡震后位移比不考虑的结果要小,且两者之间的差异会随着边坡整体稳定性的提高而逐渐减小。该方法弥补了传统Newmark滑块位移法应用中忽略实时动态效应的不足,其成果可为相关边坡的抗震设计与震后变形计算提供新的参考。

Peck公式在长江一级阶地盾构中的适用性研究

结合长江一级阶地地区武汉地铁4号线5标段的盾构实例,用Peck公式对地表断面沉降数据进行了拟合,并通过对结果进行统计分析,得出了长江一级阶地地区沉降槽宽度系数i的取值,并对常见的i计算公式中的系数给出了建议值。最后通过对地层损失率的分析给出了长江一级阶地地区隧道施工安全前提下的地层损失率的建议上限值。

考虑土体多参数非均质性及各向异性锚固边坡抗震稳定性极限分析

针对土体多参数非均质性及各向异性条件下的锚固边坡抗震稳定性分析,提出水平条分极限分析方法。通过水平条分将滑坡体离散为若干水平条分并视各条分内部为均质体,采用拆分法计算各水平条分的能量功率并求和代入能量方程中;根据条分各极角间的几何关系分析,选用2个极角参数作为寻优变量并采用遗传算法编程实现计算过程。基于算例分析,假设土体参数的非均质性为沿深度方向线性分布,在验证本文方法可靠性的基础上,分析边坡土体非均质性与各向异性参数变化对其抗震稳定性的影响规律。案例分析结果表明:对于屈服加速度系数而言,土体黏聚力非均质性的影响敏感性较低,采用边坡高度范围土体黏聚力的平均值来代替其非均质分布进行简化计算是可行的,而内摩擦角和土体重度非均质性的影响表现为显著的递增特征,敏感性高,采用边坡高度范围平均值代替计算结果相差较大;土体各向异性系数对屈服加速度系数的影响表现为显著的递减特征。研究成果可为实际工程中非均质各向异性边坡的抗震稳定性评估提供参考。