深厚软土狭长基坑地连墙变形特性

为研究南沙港地区软土深基坑内支撑式地连墙变形特性,以广州南沙港铁路明挖隧道深基坑为工程背景,通过大量实测数据统计分析,对比已有研究成果,探讨狭长基坑开挖墙体测斜、墙后地表沉降及其因素影响。结果表明:墙体测斜呈“两头小、中间大”的内凸型,最大侧移量主要分布在20~35 mm,占比高达83.6%,最大侧移变化范围为(0.07%H,0.38%H),平均值为0.22%H,相比宽大基坑的墙体抗侧移变形能力要强,其中H为基坑开挖深度。墙体最大侧移所在位置深度范围为(H-6,H+3),且大多数位于开挖面附近,墙体侧移主要影响深度范围约为2H,深度效应显著。墙后地表沉降主要影响范围为(0.17δ_(hm),1.60δ_(hm)),平均值为0.864δ_(hm),其中δ_(hm)为墙体最大侧移量。墙体最大侧移随墙底以上软土厚度增加呈缓慢增长趋势,随插入比和支撑刚度的增大而缓慢减小,当插入比和支撑刚度超出某一量值,继续增加对墙体变形控制无明显作用。可见,合理的围护体系设计对基坑变形控制至关重要。

南沙港区深厚淤泥软土特性及空间异性研究

软土参数作为岩土工程勘察的关键指标,是研究软土特性及解决工程问题的前提和依据。以广州南沙港区深厚淤泥及淤泥质软土为研究对象,共收集371组室内试验及147组原位测试资料,采用数理统计方法及随机场理论对软土参数空间特性进行研究。结果表明:软土表现为“四高一低”,即含水量高、液限高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低,具有较强的区域性及空间异性,时空效应显著。建立了软土参数之间的经验公式,发现软土物理指标相比力学指标稳定性较好,变异系数较小,具有更强的相关性;随着软土深度的增加,含水量、孔隙比、压缩系数、液限及液塑性指数呈减少趋势,天然密度、压缩模量、强度指标及静力触探指标呈缓慢增长趋势,十字板抗剪强度呈先减少后增大趋势;自相关距离随探孔深度的增加无明显相关性,采用锥尖阻力指标能更好地反映土层的空间变异特性及试验结果的重现性,实现软土参数由“点”特征向“空间”特性的转变;提出了该区域软土判定标准建议值,为类似地区淤泥软土勘察设计、软基处理及施工提供参考。

引水工程水下钻孔爆破水击波特性

为了深入研究水下钻孔爆破荷载作用下的水击波传播特性,以桂林市第二水源工程-引水工程项目为背景,采用动力分析软件COMSOL多物理场耦合模拟方法,建立水下钻孔爆破数值分析瞬态求解模型,研究爆炸荷载作用下的水击波等值面、水击波峰值应力及振动速度传播规律,并结合现场监测结果进行评价。研究表明:水下钻孔爆破荷载作用产生的水击波实质是以爆破点为中心向四周传播,水击波等值面随时间推移由规则圆球形向非规则椭球形演化;水击波在水中传播过程中快速衰减,随水介质速度阈值增加,水击波作用区域影响范围较小;水击波应力传播在爆破分段延时情况下的不同位置具有叠加效应,存在多个峰值,随爆心距的增加呈指数衰减规律,当爆心距越小,水击波峰值应力下降速度越明显;水击波振动速度随爆心距的增加呈指数衰减,当爆心距从28 m增加到108 m,水击波峰值振动速度衰减率达到96.3%,对构筑物影响甚小,同时水击波达到峰值速度出现的时间随爆心距的增加逐渐增大,表现出同步性。研究成果对理解水下钻孔爆破振动响应以及为类似工程经验积累及其爆破安全预防提供指导。

地下连续墙岩溶侧壁稳定性分析方法

针对目前岩溶侧壁稳定性分析不完善问题,考虑地连墙浇筑溶洞侧壁压力分布规律及溶洞空间形态特征。首先,将岩溶侧壁简化为固支梁、抛物线及圆弧拱模型,推导出三种模型在梯形分布荷载作用下的最大弯矩计算公式,建立各模型的岩溶侧壁抗弯最小安全厚度计算方法;通过典型案例进行岩溶侧壁受压破坏影响因素分析,揭示了岩溶侧壁最小安全厚度随溶洞的矢高、跨度、岩石抗拉强度及埋深的变化规律;然后,构建了岩溶侧壁稳定性分析方法;最后,通过案例分析,确定了岩溶侧壁稳定性评价结果的合理性。结果表明:溶洞矢跨比为0~0.01时,可采用相对简单的梁模型进行计算;矢跨比为0.01~0.2时,抛物拱与圆弧拱模型计算所得最小安全厚度值差别较小。

南沙港区软土狭长深基坑围护体系性状

为了阐明南沙港区软土狭长深基坑围护体系性状,对广州深厚软土地层采用地连墙加内支撑作为围护体系的狭长深基坑实测分析.研究结果表明,1)墙体最大侧移量δm的变化范围为0.07%H~0.38%H(H为开挖深度),平均值为0.22%H,最大侧移位置深度Hδm为H-6~H+3,且大多数位于开挖面以上. 2)墙体变形主要发生在第2、3层土体开挖阶段,其变形量分别占累积变形的32.6%、40.1%,基坑开挖具有深度效应,深基坑分层开挖对墙体变形控制非常重要,墙体变形主要影响深度约为基坑开挖深度的2倍,空间效应显著. 3)墙体竖向钢筋应力与侧斜位移变化特性基本相似,随着基坑深度开挖,最大值位置逐渐下移,揭露了墙体变形与应力动态调节过程.4)支撑轴力在支撑架设后历时2周左右即达到最大值,随基坑开挖表现出即时性,多层支撑结构的各支撑轴力大小随着基坑开挖支护过程动态调整以协调变形发展,当基坑开挖完成,最终趋于稳定的钢筋混凝土支撑轴力约为设计值的0.73倍,第1、2道钢支撑轴力分别为其设计值的0.40、0.31倍,钢支撑设计偏保守,在保证基坑稳定的前提下,可以考虑支撑方案优化设计.研究成果对后续该地区同类基坑安全预判以及指导类似工程设计和施工参数优化具有重要的现实意义.

基于变形控制的凝灰岩隧道稳定性评判基准研究

目的针对绍兴特定地区,建立隧道施工围岩稳定性评判指标及控制基准。方法采用数理统计方法,对已有的718个监测断面的拱顶沉降实测数据进行归纳总结,基于不同围岩等级及隧道埋深,从累积拱顶沉降与相对拱顶沉降两方面得到隧道围岩变形评判基准,然后考虑测前位移损失,通过数值模拟方法分析不同工法的拱顶沉降位移释放率,对评判基准结果进行修正。结果不同施工方法的拱顶沉降位移释放率从大到小依次为全断面法、台阶法、单侧壁导坑法;累积拱顶沉降相对于设计预留变形量偏小,设计较保守;相对拱顶沉降随埋深变化呈交错变化规律,相同围岩级别的相对拱顶沉降分布区间较集中,随着围岩级别变差,分布区间范围越大。结论提出绍兴地区凝灰岩隧道围岩变形评判基准双控指标及建议值,对后期类似地区隧道设计及施工具有重要指导意义。

深厚软土基坑地下连续墙支护优化设计及其评价

基坑支护优化设计的优劣直接影响着基坑施工安全性与经济效益。以广州南沙港铁路隧道深基坑工程为例,基于MATLAB语言,采用遗传算法对地连墙厚度、墙体嵌入深度及支撑位置进行优化设计,通过ANSYS软件对优化前后进行分析比对,并结合现场监测进行可行性评价。研究结果表明:在满足基坑安全的前提下,采用优化后的设计参数可节省工程成本12.7%,优化后的基坑开挖对变形控制有所改善,优化结果可行。基坑实际监测结果比数值模拟结果偏大,但整体变化规律基本一致,基坑最大水平位移位于开挖底面附近,主要影响深度约为基坑开挖深度的2倍,进一步验证了优化结果的可靠性,为基坑工程建设提供了决策依据,具有一定的工程应用价值。

基于改进虚土桩法的扩底桩沉降计算方法

基于佐藤·悟的荷载传递模型,考虑桩身自重及桩侧土深度效应对虚土桩法进行改进,并以扩散角的形式来考虑桩端的应力扩散效应,推导层状地基中扩底桩的沉降计算方法;提出改进的虚土桩计算流程,无需针对虚土桩长进行试算,减少计算成本;将改进虚土桩法计算得到的荷载-沉降曲线与实测数据及现有扩底桩沉降计算方法进行对比,并分析桩身直径、扩大段直径以及桩长等因素对扩底桩沉降和承载力的影响规律。结果表明:在考虑土体自重、深度效应等因素作用下计算所得到的桩顶荷载-沉降曲线与实测曲线吻合更好,能更加准确反映扩底桩的沉降规律。

深厚淤泥软土地层桩基承载力性状研究

深厚软土地区桩基施工常面临着桩基成桩质量问题,对桩基承载力性能影响较大。以广州南沙港铁路隧道明挖深基坑为例,通过现场试验与理论分析方法,对深厚淤泥软土地层桩基承载力特性进行研究。结果表明:现场试桩试验荷载-沉降曲线表现为缓变型,属摩擦型桩,桩基极限承载力远大于设计值,桩基设计较保守,在满足承载力要求下,可以考虑桩基优化;提出一种由桩侧三折线软化模型和桩端双折线硬化模型构建的桩基荷载传递机制,通过编制计算程序,采用递推迭代算法得到桩顶沉降及桩侧摩阻力;算例分析表明本文提出的荷载模型计算结果与实测结果吻合较好,验证了该方法合理可行,为同类地区桩基工程设计与施工提供参考。

基于线性回归法的TBM滚刀贯入度预测研究

为解决盾构施工中全断面隧道掘进机(TBM)滚刀贯入度的预测问题,使其更好地应用于所处地层,依托深圳地铁6号线的相关数据及中铁TBM云管理平台的数据处理功能,定性分析TBM破岩过程,并将破岩的宏观过程划分为3个阶段;采用线性回归方法,依次从贯入度与掘进推力的关系、贯入度与刀盘转矩的关系对TBM滚刀贯入度的变化情况进行量化分析,并在这一过程中推导得到TBM掘进的贯入度与推力、转矩的参数预测模型,并结合现场实测结果对线性回归法的预测结果进行验证。结果表明:1)TBM在不同阶段的贯入度、推力及转矩均有不同程度的变化,且相互之间存在一定的关联;2)掘进参数的线性回归预测模型经过验证是合理的,表明线性回归法适用于TBM掘进参数的预测,可视具体情况为隧道工程实施阶段掘进参数的调整提供理论指导和参考。

深厚淤泥地层孔隙水压计埋设新方法及其应用

孔隙水压力是沿海深厚软土地区工程建设及科研工作经常监测的重要项目之一,测设元件的埋设质量对试验结果好坏起到决定性的影响。以新建广州南沙港铁路隧道明挖深基坑工程为例,结合现场试验典型示范,通过PVC套管导向定位辅助装置,提出一种适用深厚淤泥地层埋设孔隙水压计的改进新方法,实现"一孔多计、一孔两用"功能,既可进行单孔不同深度多点位的孔隙水压力监测,又能获取该测孔对应的地下水位动态变化,两者相互印证。结合现场实测数据表明该方法操作方便、定位准确,取得了较为可靠的测试结果,具备便捷和经济性的特点,具有较好的工程应用价值,可以推广应用于其他类似工程中。

基于雅申理论地下连续墙与岩溶侧壁稳定性分析

为解决岩溶区混凝土灌注阶段地下连续墙与溶洞间岩层稳定性问题,对现浇混凝土地下连续墙受力形式进行分析,基于雅申理论建立现浇混凝土非线性侧向压力计算理论模型,推导现浇混凝土侧向压力计算公式,并对侧向压力影响因素进行简单分析;在现浇混凝土非线性侧向压力计算公式基础上,进行溶洞侧壁荷载局部线性化处理,提出局部线性计算安全系数的确定方法,获得现浇地下连续墙侧部岩溶最大弯矩及溶洞侧壁最小安全厚度的计算方法,依此进行地下连续墙溶洞侧壁稳定性分析;通过典型工程数据进行影响因素的分析,揭示岩溶侧壁最小安全厚度随溶洞形态的竖向跨度、岩石抗拉强度、埋深、混凝土坍落度及浇筑时长的变化规律,确定地下连续墙侧部岩溶稳定性分析的基本原则;研究结果表明:溶洞侧壁最小安全厚度随埋深、跨度及混凝土坍落度增大而增大,随岩石抗拉强度及浇筑时长增大而减小,工程设计与稳定性评价时应基于勘测及施工数据分析岩层稳定性,以便于评价结果与实际情况更为贴切。

大断面小净距市政隧道施工过程变形行为研究

以福建省泉州市高山岩2号和3号(东西侧主线)隧道为研究背景,采用有限元分析软件对大断面小净距隧道开挖过程中围岩变形进行模拟。研究表明:大断面小净距隧道在不同的工况下围岩变形不同,且对拱顶沉降的影响大于周边收敛,隧道开挖的先后顺序不同对围岩周边的扰动影响区域也不同。根据数值模拟分析结果可为该类隧道施工选择合理的开挖施工方法及施工顺序,以确定最优开挖方案。

双向八车道小净距隧道施工相互影响仿真分析

双向八车道隧道开挖断面大,扁平率低,结构受力复杂,洞间相互影响显著,且目前已有工程实例甚少,技术研究尚处于初步阶段,无论从设计还是施工,均未形成完整的配套技术.本文以泉州高山岩2#和3#主线隧道为工程依托,通过有限元软件对其施工过程左右洞相互影响进行模拟,并结合现场监控量测结果进行综合评价.研究结果表明：在不同的工况模拟下,隧道拱顶沉降、周边位移整体变化趋势基本一致;后行洞开挖使得先行洞拱顶沉降有所增长,但最终收敛值相差较小,且拱顶沉降相比周边位移要大;隧道左右洞施工相互影响最小的安全相邻掌子面纵向间距约为隧道开挖洞径的1.5倍.