落底式止水帷幕条件下承压含水层水文地质参数计算方法研究

落底式止水帷幕在具有典型二元结构地层的武汉地区深基坑工程中被广泛应用,而落底式止水帷幕的存在改变了二元结构含水层中地下水的渗流环境,为此提出了落底式止水帷幕条件下承压含水层水文地质参数的解析和数值计算方法,并结合武汉园林路地铁站深基坑现场抽水连通试验数据验证方法的正确性和可靠性。结果表明:根据新建立的考虑落底式止水帷幕条件下的解析法公式计算得出承压含水层的渗透系数为17.47~25.55 m/d,平均值为20.722m/d,而通过三维数值模拟反演得到承压含水层的水平向渗透系数(粉细砂层为21.6m/d,细砂层为25.92m/d)和垂向渗透系数(粉细砂层为2.592m/d,细砂层为3.456m/d)具有明显的各向异性,新提出的解析法和数值法均能得到可靠的承压含水层水文地质参数,可为落底式止水帷幕条件下基坑降水设计提供更直接的科学依据,具有一定的推广和应用价值。

深厚软土深基坑被动区土体加固机制

周边环境复杂地区的软土深基坑对变形控制的要求极高,目前基坑支护主要遵循“强桩强撑”的设计思路,针对坑底以下存在深厚软土地层的情况,对基坑内侧被动区软土进行加固,能改善土体物理力学性能,有效约束基坑开挖变形。建立4种深厚软土地层基坑开挖模型,通过将离心模型试验的实际监测结果与Plaxis3D岩土有限元软件建立的等比例三维数值模型模拟结果相互验证,研究支护桩端在软土中的深基坑变形破坏模式和被动区加固效果。结果表明:在被动区软土未加固的情况下,支护桩端在软土中的基坑发生整体失稳破坏,支护桩进入硬土后的嵌固作用对基坑变形控制非常有利,在被动区设置裙边矩形加固,基坑变形显著减小;随着加固体深度、宽度的增加,基坑各项变形值均呈减小趋势,到一定值后变化不明显,加固深度、加固宽度的有效范围分别为0.4H~0.6H、0.6H~1.0H;加固体尺寸变化对地表沉降的影响最大,其次为支护桩水平位移、基底隆起。

武汉软土小应变硬化模型参数试验研究

小应变硬化(HSS)模型考虑了土体在非常小的应变条件下刚度的高度非线性,在深基坑工程变形分析中得到广泛应用,其中如何确定土体的各个模型参数是应用该模型的关键。针对武汉软土地区,结合国内外文献中对HSS模型的研究成果,总结了HSS模型中各个参数的确定方法,并以武汉市两个软土深基坑工程为背景,利用三轴固结剪切仪和GDS动三轴仪进行了三轴固结排水剪切试验和动三轴试验研究,获得了HSS模型所需的土体强度、小应变刚度等参数。在此基础上,构建了HSS模型中各个参数的经验关系,并根据国内外学者的研究成果,结合本文室内试验的结果,提出了一套完整的武汉市软土深基坑工程HSS模型参数的获取方法。研究成果可为武汉市类似工程地质条件下的深基坑工程变形分析提供参数和技术支撑。

落底式止水帷幕条件下深基坑群井试验研究

通过武汉绿地中心深基坑群井抽水试验,探讨武汉长江一级阶地地区落底式止水帷幕条件下深基坑涌漏的组成及其渗流规律,并提出了新的数学模型,计算基坑侧壁涌漏量。试验及分析计算结果表明:落底式止水帷幕条件下深基坑涌水量的组成除封闭基坑内含水层所含孔隙水之外,还有基坑侧壁的涌漏和基坑底部涌漏两部分,其中以基坑底部涌漏为主。基坑底部涌漏又包括基岩裂隙水和以基岩裂隙为通道绕渗补给的孔隙水。在涌漏初期地下水通过基坑侧壁涌漏点进入坑内时,在水平方向上以某一弧度的扇形模式扩散;基坑底部基岩裂隙水及坑外地下水通过基岩裂隙通道垂直向上补给。当存在涌漏点时,基坑内外水位变化会出现明显的异常。

三维水-土耦合模型在深基坑降水计算中的应用

在广泛分析前人有关本课题研究资料的基础上,对三维水–土耦合模型在深基坑降水计算中的应用进行了研究,并以武汉市中山广场地下过街通道降水工程为例,对其降水过程进行了三维有限元计算。通过对该工程的三维有限元分析表明,三维数值模拟方法能够很好地模拟基坑降水中防渗帷幕、非均质和各向异性等一系列解析法难以处理的实际工程条件。因此,在深基坑降水及其引起地面沉降的计算中,运用数值模拟方法具有重要的现实意义。

基质吸力与黏粒含量对砂土抗剪强度的影响

当前对于非饱和土的研究,主要集中在纯砂土和纯黏土的土水特征和抗剪强度,而实际工程中,基质吸力对含黏粒砂土的抗剪强度具有显著的影响。根据实际工程中含黏粒砂土的级配,采用高岭土和细砂配制不同黏粒含量的砂土,利用5 bar压力板仪得出含黏粒砂土的土-水特征曲线,利用非饱和土四联直接仪得出不同基质吸力条件下含黏粒砂土的抗剪强度指标。研究结果表明:随着黏粒含量的增加,含黏粒砂土的残余含水率增加;随着基质吸力的增加,含黏粒砂土的抗剪强度大部分呈现增大的趋势;但当黏粒含量为15%时,随着基质吸力的增加,含黏粒砂土的抗剪强度先增大后减小,出现了"黏粒效应"。最后,从含黏粒砂土的微观颗粒结构出发,揭示了含黏粒砂土的抗剪强度主要受土体含水量的大小、颗粒之间弯月形水面的数量的多少和面积大小三方面的影响。

饱和粘性土的渗透固结特性及其微观机制的研究

太沙基—维固结理论的一条重要假设是孔隙水压力消散过程中,土体的压缩系数(a_v),渗透系数(K)均不变。对于饱水粘性土尤其对淤泥,这种假设并不成立。笔者设计了K_o固结仪对饱水粘性土进行了试验,得出了渗透固结过程中土体的孔隙比(e),a_v,K及受其控制的固结系数(C_v)的变化规律并结合其它试验资料对饱水粘性土渗透固结的微观机理进行了探讨,最后对有效应力原理提出了新的看法,以便今后建立更符合实际的一维固结模型。

武汉某工程超深基坑降水设计与技术应用

针对武汉地区沿长江流域的复杂水文地质条件,以沿江一处在建工程项目为例,结合该工程的实际特点:含水层厚度大、地下水位高、含水量丰富、临近长江处长江Ⅰ级阶地超深基坑、基坑降水易出现安全事故等,详细介绍了该工程超深基坑降水设计及施工经验,探讨了临江地区承压水超深基坑降水关键技术,并提出了基坑降水远程自动化监控系统创新。

多级柔性支护体系下超深坑中坑支护结构稳定性研究

在武汉中心工程中,由于建筑功能和结构设计需要,造成基坑内出现深度差异,产生了多级柔性支护体系下超深坑中坑的现象。针对深厚软土工程坑中坑问题,总结了多种形式的坑中坑支护形式,对其设计方法开展了研究,进行了选型优化。通过有限元模拟坑中坑变形及位移,对坑中坑结构多级稳定性进行了分析研究,验证了多级柔性支护体系下坑中坑悬臂支护设计的稳定性,并总结稳定性规律。应用表明,多级无支撑支护技术可取得较好的经济效益、缩短地下工程工期。

武汉深基坑施工动荷载诱发软土塑性应变研究

随着城市建设的高速发展,武汉市深基坑机械施工振动荷载诱发软土层过大地面沉降和塑性变形已成为亟待解决的关键问题。针对施工过程中机械振动荷载和往复交通荷载引起的淤泥和淤泥质黏土地基长期沉降问题,考虑到软土的结构特性、触变性和小应变特征,采用室内三轴试验、共振柱试验,现场剪切波速测试、地脉动测试和十字板剪切试验综合分析软土在机械振动荷载和往复交通荷载条件下的沉降、变形机理。论文得出如下结论:高灵敏度淤泥和淤泥质黏土的不固结不排水剪切强度主要是黏聚强度,在振动荷载下,触变性增加;共振柱试验中,随着剪应变的增加,淤泥的共振频率f随之增大,动剪切模量G随之减小,阻尼比λ变化不明显;而淤泥质黏土的共振频率f和动剪切模量G随之减小,阻尼比?有增大的趋势;场地的剪切波速随地层的结构、强度和土层分布而变化;现场地脉动测试3个方向的共振频率均远小于共振柱测试的共振频率;最后,基于机械振动波在淤泥和淤泥质黏土中峰值加速度放大效应,提出修正现有软土塑性应变计算公式的建议。

软土地基施工期稳定性评价方法的探讨

在淤泥类软土上进行各种施工时,必须对其稳定性作出合理评价。本文以深圳机场堆载预压试验区现场观测资料为基础,分别采用三种不同的方法即孔隙水压力法,有效应力路经法,侧向位移法对填工施工过程中,淤泥土地基的稳定性进行了评价,同时结合实际情况对三种方法进行了综合分析。所得结论对于施工程序的设计有着重要指导意义。

复杂条件下基坑开挖对周边环境变形影响的数值模拟分析

以武汉老铺片商业及住宅项目深基坑工程为背景,采用有限元软件PLAXIS对其进行了基坑开挖全过程的数值模拟分析,结合模拟计算结果分析了复杂条件下基坑支护结构体系及周边环境的受力、变形情况。数值模拟计算及实测结果表明:支护结构、周边建(构)筑物及土体的变形均满足规范关于变形控制的要求,证明采用Pl AXIS HS模型能够较好的完成复杂条件下基坑开挖对周边环境变形影响的数值模拟分析,同时也证明本工程采用的支护及半逆作施工方法,能够对复杂条件下基坑开挖对周边环境变形的影响起到有效控制作用。

圆环支撑在武汉地区基坑工程中的应用研究

以武汉地区某典型基坑工程为背景,采用大型圆环内支撑进行支护设计。分别利用天汉计算软件与MIDAS数值模拟进行计算分析。结果表明,圆环内支撑能较好地控制结构内力与变形,其轴力由外圈至内圈逐渐增大,剪力与弯矩逐渐减小。两圈圆环较单圈圆环最大轴力减小30%,三圈圆环较单圈圆环最大轴力减小50%,但同时出土效率也降低了27%与66%。结构变形主要集中在阳角等土压力集中处与结构刚度较小处。提出公式:有效出土空间/(杆件数量×平均弯矩)考评支撑结构的出土效率。综合分析,单圈圆环的应用效果最好。

落底式止水帷幕条件下基坑涌漏量计算

如何判定落底式止水帷幕的止水效果,定量计算坑外地下水通过落底式止水帷幕向基坑内的涌漏量,是对于设置了落底式止水帷幕的基坑进行降水设计的重要依据。通过对存在落底式止水帷幕的基坑进行现场抽水试验及连通试验,总结落底式止水帷幕建立前后试验井流量、降深变化的规律,定义落底式止水帷幕的综合止水系数,探讨止水效果等级划分方法,在此基础上,提出了基坑岩土体表观渗透系数的概念,从而计算基坑涌漏量,在一定程度上,填补了落底式止水帷幕对基坑降水影响定量评价的空白,为存在落底式止水帷幕的基坑降水设计提供了一定的理论依据。

剪切盒尺寸与平均粒径对砂土抗剪强度的影响

利用大尺寸直剪仪、常规四联直剪仪试验系统与颗粒流程序PFC2D,对三种不同平均粒径与一种单粒组砂样进行室内直剪试验与数值模拟试验,探讨平均粒径与剪切盒尺寸对砂土抗剪强度的影响机制。首先,进行武汉地区深基坑砂土在不同平均粒径下及单一粒组砂样的直剪试验,获得武汉地区砂土的宏观力学特性,并对其结果进行分析。其次,对单一粒组的砂样在四联直剪仪上进行试验,并将试验所得结果与大尺寸直剪试验结果进行对比分析。最后,进行与室内直剪试验匹配的和补充的PFC2D数值模拟试验,得到通过室内物理试验难以得到的对砂土强度有影响的因素,即多种不同尺寸的剪切盒对砂土试验的影响,进一步分析剪切盒尺寸与砂土抗剪强度的关系。

悬挂式止水帷幕对基坑降水的影响

在广泛分析目前深基坑降水的设计计算理论和施工的基础上,建立了三维渗流的有限元模型,编制了三维有限元计算程序,并以武汉长江隧道武昌盾构井深基坑降水工程为例进行计算。通过将有无悬挂式帷幕两种工况的水头降深计算结果与实际存在悬挂式止水帷幕的实际监测值进行对比,定量说明悬挂式止水帷幕对基坑降水的影响。

论深圳淤泥类软土微观结构对工程性质的影响

本文通过采用先进的扫描电镜方法，对深圳地区淤泥类土的微观结构进行了全面、详细的研究，以此为基础，结合大量的实测指标和试验结果，阐述了淤泥类软土的微观结构对其工程性质的重要影响，合理地解释了室内试验过程中观测到的一些异常现象。

电化学成桩法加固软土地基的应用研究

介绍电化学成桩法的工作原理 ,作者根据武汉杨汊湖小区地基处理的工程实例 ,通过现场试验及对加固前后场地各土层物理力学性质指标的测定 ,对电化学成桩法加固软土地基的加固机理和强度增长机理进行了分析。

武汉软土地层特点及深基坑降水研究新进展

武汉软土地层深基坑的降水与止水工程技术控制着基坑周边建(构)筑物、地下管线和隧道的位移和沉降。本文首先分析了武汉软土地层的分布和沉积环境,然后根据沉积相给出了软土的类型和基本物理力学指标。根据河流相、湖泊相和沼泽相软土地层沉积的特点,详细讨论了不同沉积相软土地层中地下水分布规律和基坑工程的止水方法。在地下水控制方面,讨论了不同沉积相软土地层深基坑降水、隔水、回灌的方法。对于湖泊相和沼泽相沉积的深厚软土地层,给出了基坑被动区加固的机理和形式。在复杂环境条件下软土地层变形控制计算方面,介绍了能够反映卸载-加载路径的HS和HSS本构模型的工程应用,文末对今后武汉软土地层的研究工作提出了若干建议。

在非对称荷载作用下超大圆环混凝土基坑支撑的变形及优化分析

目前深基坑支护设计过程中对于圆环支撑的设计多布置于形状规则、周边荷载分布均匀的基坑工程中。天津117大厦项目具有基坑开挖面积大、开挖深度大、设计施工难度大的特点,且由于周边环境特点及工期调整原因造成基坑南北荷载差异较大,项目采用了地连墙结合两道超大圆环混凝土支撑的支护形式。本文基于ABAQUS软件建立"土体-支护"数值模型对项目圆环支撑在非对称荷载作用下的变形特征进行了理论计算并与实际监测数据对比,验证模型能够较好的反应实际情况。并在此基础上从内部环梁直径与截面尺寸、角部支撑型式(刚度)三个方面对混凝土圆环支撑体系杆件的合理布置进行优化分析。