不同嵌岩深度圆形地连墙的受力及变形特性数值分析

对于土岩结合地质基坑圆形围护结构,国内外学者多数是基于嵌岩深度相同情况下对圆形地连墙的变形或力学特性进行研究,而根据基坑地质具体情况采用不同嵌岩深度的地连墙则可缩短施工周期,节约施工成本。清晰认识墙体在基坑开挖过程中的受力及变形特性对于预防潜在的安全风险至关重要。结合某竖井工程基坑土岩结合的地质特点,通过有限元计算软件建立了不同嵌岩深度圆形地连墙三维模型,分析了基坑的最大坑底回弹位移及圆形地连墙的水平、竖直位移与轴向弯矩和剪力变化规律。结果表明:基坑坑底回弹整体呈“N”形变化,且基坑软土部分开挖出现的坑底回弹要远大于岩层部分的开挖;墙体嵌入深度小于1/2基坑开挖深度,墙体水平变形呈“弓”形变化;墙体嵌入深度为50%~100%基坑开挖深度时,其水平变形呈“悬臂”形变化;墙体嵌入深度不小于基坑开挖深度,墙体水平变形呈“W”形变化,并且地连墙的竖向变形会在整个基坑开挖过程中呈现先上升后下降的变化规律;地连墙的轴向弯矩及剪力最大值均出现在土岩交界位置处,并且其最大值会随地连墙嵌岩深度的增加而增大。

饱和黏性土地基中邻近圆形基坑相互影响分析

间距很小的圆形基坑后方土压力分布复杂,很难判断考虑圆拱效应的竖向弹性地基梁法和三维弹性地基板法的适用性。采用三维连续介质有限元法对位于饱和黏性土中2个间距很小的由地下连续墙组成的圆形事故应急池基坑进行整体建模分析。结果表明,对于1号池开挖到底后和2号池开挖到底后2种工况,地下连续墙的最大水平位移和最大弯矩的差异都不大。基坑位移和竖向弯矩的实测结果与计算值也较为接近。2个相邻圆形基坑在间距很小的情况下,其相互影响也是非常有限的。圆形地下连续墙支护结构对周围土体刚度参数的变化不敏感。采用三维连续介质有限元法对圆形地下连续墙支护结构进行计算分析,得到的结构内力远小于考虑圆拱效应的竖向弹性地基梁法和三维弹性地基板法,在经济性上有明显优势。

圆形地连墙接缝刚度弱化对地面沉降的影响

目前,在土岩组合地层中深大圆形竖井的设计和施工方面经验尚缺。为了确保罗田水库—铁岗水库输水隧洞深78 m、直径34.9 m的圆形竖井施工安全和顺利进行,采用大型有限元软件ABAQUS建立了精细化的三维弹塑性有限元数值模型,分析了地连墙施工过程中周边地层的变形特性。通过将是否考虑地连墙接缝刚度弱化的数值计算结果与实测值进行比较,探究了地连墙接缝刚度弱化对墙顶、地表和箱涵的沉降影响。研究结果表明:对于距离竖井较近的地面、箱涵及地连墙墙顶的沉降,考虑地连墙接缝刚度弱化的数值计算结果与实测值的最大平均相对误差分别为10.11%,1.728%和16.49%,较为相符;而接缝刚度无弱化的数值计算结果与实测值的最大平均相对误差为83.02%,3.395%和139.6%,相差较大。研究结果可为超深大直径竖井及地连墙设计提供参考。

软土地层超深圆形地连墙受力变形特性研究

软土地层中超深圆形地连墙受力与变形特性复杂,且开挖过程中地连墙内土体会产生土塞效应。文章以韩江-榕江-练江水系连通后续优化工程中的GX12号工作井深基坑为依托,建立三维数值模型,研究超深圆形地连墙的受力变形特性。研究结果表明:地连墙摩擦力、弯矩、环向轴力、水平位移均随开挖深度增加逐渐增大;坑内土体在地连墙内形成土塞,在地连墙内侧产生摩阻力;圆形地连墙沿深度方向表现出柔性特质;地连墙表现为向坑内的挤压变形,地连墙最大水平位移值为0.063‰H(H为基坑开挖深度);开挖过程中地连墙边缘土体略有隆起,随着开挖深度的增加,基坑周边地表出现沉降,且地表沉降值随着离开基坑距离的增大呈现先增大后减小的趋势,地表沉降沉降最大值为0.034‰H,地表沉降的影响范围为0.57H。

带接缝圆形地下连续墙室内模型试验研究

为研究圆形基坑开挖过程中带接缝时圆形地连墙的内力以及变形特征,考虑接缝数量、墙体直径、有无内衬等工况,通过室内模型试验,采用ABAQUS建立三维数值模型,对模型试验中圆形基坑分步开挖时地连墙的受力特点进行了模拟分析。结果表明,存在接缝时,圆形地连墙仍具有空间拱效应,产生的环向压应力明显大于竖向应力;墙体侧向位移值很小,墙后土体沉降值较小,环向应力与环向位移变化规律基本一致,呈现中间大两头小的分布形式;墙体直径对地连墙的空间拱效应影响最大,接缝数量次之,内衬影响最小。

锚碇基坑地下连续墙围护结构作永久受力结构的应用研究

随着地下建设空间的进一步利用,地下连续墙应用范围不断向下拓展。目前,地下连续墙已经作为永久受力结构应用于建、构筑物主体结构中。基于上海远方相关地下连续墙锚碇基坑实践,对地下连续墙作永久受力结构的应用进行探讨,并针对框架式地下连续墙、桩-墙咬合式地下连续墙、圆形地下连续墙施工关键技术进行阐述。结果表明,作永久受力了的地下连续墙结构通常较为特殊,部分为特殊结构形式,部分包含特殊接头形式,在目前的施工技术下是可以实现地下连续墙作永久受力结构的。用集约高效,推进城市功能复合。创建“就近职住、功能复合”的现代城市,在规划及设计中进行街道一体化设计。

圆形深基坑地连墙侧向变形特性分析

以湖北某长江公路大桥南锚碇基坑工程为背景,运用数值模拟软件,分析圆形深基坑地连墙侧向变形的特性,并对其影响因素进行分析。研究结果显示:圆形深基坑地连墙侧向变形的总体表现为“中间大,两端小”,最大侧向变形出现的位置随着基坑开挖,不断向下移动,开挖完成后,最终稳定在墙体的中下部约2/3处。圆形深基坑地连墙厚度和插入深度对地连墙侧向变形的影响较大,因此,在设计时合理的取值,不仅可以节约工程造价,更能保证工程的安全。

圆形地下连续墙结构设计中α系数取值探讨

对圆形地下连续墙结构设计的竖向弹性地基梁法中的墙体的等效分布弹性支撑α系数的影响因素和取值进行了探讨。从地下连续墙接头数量和槽段夹泥、柔性接头、半刚性接头以及刚性接头三种接头类型以及偏压作用范围方面研究了对α系数的影响。研究表明:接头数量和槽段夹泥对α系数的影响较小,而接头刚度和偏压范围对α系数的影响较大。规程中α-0.5-0.7对半刚性接头的地下连续墙还是比较合适的,但是对于刚性接头则有一定的富余,而对于柔性接头则取值偏大。建议α系数的取值应该综合分析接头的受力状态,并通过适当的计算分析后进行取值。

圆形地下连续墙的变形分析

圆形基坑围护结构的工作性状不同于条形基坑,其围护结构与土体共同作用的空间效应及时变性非常明显。针对软土地基中圆形地下连续墙结构敏感性大的特点,利用有限差分元软件FLAC3D根据实际工程情况进行数值模拟分析,分别对基坑施工的不同工况和支护结构的应力分布情况进行了分析,当圆形地下连续墙发生整体倾斜时,地下续墙上局部应力加剧的现象明显。并从基坑稳定性、支护结构内力、土压力分布和结构敏感性方面对比现场实测结果,进行分析,所得结论为类似工程施工提供理论依据和参考。

坭洲水道桥圆形地连墙支护体系监测与分析

对虎门二桥坭洲水道桥直径90 m、深29 m东锚碇工程进行了监测,实测得到开挖过程中地连墙墙后土压力、墙体径向位移、竖向弯矩等。同时,设计并实施了地连墙槽段接缝的单元体试验,探讨了圆形地连墙环向刚度折减系数的取值方法,并结合轴对称弹性地基梁法对监测数据进行了对比分析。计算与实测分析结果表明,圆形地连墙支护体系墙体最大位移值为开挖深度的0.018%,远小于工程预警值,说明其可有效控制基坑变形;施工过程中土体开挖及内衬施工对地连墙应力影响最大,是相应深度地连墙应力达到峰值的主要原因,其影响范围为上下两倍当层开挖深度;圆形地连墙墙后土体具有空间效应,实测土压力值小于主动土压力理论计算值;由计算对比可知,考虑环向效应及环向刚度折减的弹性地基梁法可较好地反映圆形地连墙支护体系的受力变形特性。

棋盘洲长江公路大桥南锚碇地下连续墙设计

棋盘洲长江公路大桥主桥为主跨1 038m的单跨钢箱梁悬索桥。该桥南锚碇采用内径61m、壁厚1.5m的圆形地下连续墙基础,地下连续墙嵌入中风化岩层至标高-50.5^-41m,总深度58~67.5m。在地下连续墙内侧设置1.0~2.5m厚的钢筋混凝土内衬,锚碇基础封底底板厚6m、顶板厚7~15m,锚碇后锚块区域与地下连续墙基础顶板连为一体。沿地下连续墙底部设置灌浆帷幕;布置6个孔径为600mm的降水管井进行坑内降水、排水。结合项目建设条件对该地下连续墙基础进行强度、稳定、地基承载力及墙底岩石劈裂验算,结果均满足规范要求。目前该地下连续墙基坑已开挖至设计标高并完成首层封底。

圆形地下连续墙的环向刚度折减效应及修正方法研究

槽段间接缝会导致圆形地下连续墙的环向刚度降低,但目前尚缺乏具体方法对刚度修正系数?定量取值,有必要进行深入研究。针对铣接接头地下连续墙,考虑槽段内及槽段间两个典型位置,采用施工现场的混凝土和泥浆制作了完整及含接缝的单元体试块,由力学试验获得了接缝的应力应变曲线,并采用三折线模型进行拟合。在此基础上,导得了环向刚度修正系数的计算公式,并进行了工程实例分析。研究表明:圆形地下连续墙环向刚度修正系数与槽段平均长度、接缝宽度、接缝与混凝土刚度等因素有关;当墙体环向应力较低时,环向刚度修正系数在0.485~0.514之间;环向应力超过7.37 MPa时,环向刚度修正系数值将有所提高,而环向应力达到11 MPa时,其值为0.545~0.581;采用本文获得的参数值对工程实例进行了分析,结果表明当地下连续墙环向应力较低时,采用单一的?系数可以较好考虑接缝影响,但当应力较高时,需考虑接缝非线性刚度的影响。

某圆形地下连续墙施工监测及分析

在软弱土层中修建圆形地下连续墙,主要的问题是支护结构的稳定性问题。通过对现场工程监测实测数据分析得到了在施工过程中圆形地下连续墙支护结构发生了整体倾斜现象,施工的误差对圆形地下连续墙的结构敏感性影响较大。且当圆形地下连续墙发生倾斜时,分布在墙体上的应力不对称。分析认为严格控制施工顺序,最大可能的减小墙体倾斜位移充分发挥圆形支护结构的抵抗变形的能力,是减小墙体倾斜位移最有效的办法,这样无论是从结构的安全还是经济方面来说都是有益的。

圆形地下连续墙场地地震反应的简化计算方法

首先将水平地震荷载作用沿环向展开为傅立叶级数,利用沿圆周法向和切向两个方向的正交性,再将水平地震荷载转化为一致横向荷载组合,使三维求解问题转变为一系列旋转子午面上二维问题的叠加,进而提出圆形地下连续墙场地地震反应的简化计算方法。之后,采用等效线性化方法来考虑土体非线性性质,进一步将非线性地震反应问题转化为线性问题求解。通过对比简化方法结果与三维方法结果,验证了简化方法的实用性和可靠性。比较结果表明,简化方法缩减了模型规模,极大提高了计算效率。最后对某超大直径圆形地下连续墙场地进行了地震反应分析,与场地中不设连续墙的自由场结果相比,发现圆形墙体的围束效应使得基坑底部的加速度峰值有所增大,而对远离墙体的地表土层的地震反应影响很小。

圆形基坑地下连续墙的稳定性分析

通过对连续墙不同入土深度时某地铁风井圆形基坑的设计方案进行离心模型试验 ,分析了基坑开挖引起的位移 ,得出了直径小于 3 0m的圆形基坑入土系数的合理取值范围 。

温度应力对环形地连墙围护结构受力变形的影响分析

温度场对深基坑围护结构受力变形的影响不仅是温度场与应力场的热力耦合问题,同时也是水、土、围护结构共同作用问题。通过对日本东京新丰洲变电所深基坑工程实测结果的反分析,确定了温度场对环形深基坑围护结构受力变形影响的分析方法,获得了温度场变化引起的围护结构受力变形模式,并将研究成果应用于上海世博变深基坑围护结构受力变形分析。分析结果表明:基坑开挖后,围护结构的内侧面暴露在大气中,受大气温度变化的影响,地连墙内外侧存在温度差,且不同位置、不同施工阶段,地连墙的温度场不同;开挖面以上的地连墙没有坑内土体的约束作用,其环向应力的大小主要取决于坑外水、土压力的作用,温度下降时,地连墙向坑内收缩变形;开挖面以下及开挖面附近的墙体,墙体收缩变形受到坑内土体的约束,温度下降时,地连墙的环向应力减小。

圆形基坑地下连续墙分析方法研究

上海世博500kV地下变电站基坑开挖深度34m,圆形地下连续墙直径130m。采用3种计算方法对地下连续墙变形及内力进行对比分析。平面弹性地基梁法忽略了圆形围护结构的拱效应,不利于对圆形地下连续墙受力的全面认识与设计安全。三维弹性地基板法计算原理基于平面弹性地基梁法,且计算模型可以反映圆形围护结构的空间效应。三维连续介质有限元法考虑围护结构与土体的共同作用,得到的地墙变形与内力相比三维弹性地基板法均更小。与监测数据的比较表明,地墙的实际变形介于三维弹性地基板法与三维连续介质有限元法分析结果之间,且更接近于三维弹性地基板法。圆形基坑地下连续墙应采用三维弹性地基板法进行设计计算。

圆形基坑地下连续墙支护结构监测分析

结合圆形基坑支护结构监测的实测资料,对基坑开挖过程中地下连续墙的侧向位移、墙顶水平位移、墙体垂直沉降、孔隙水压力、土压力及墙体内力等的变化规律进行了分析。

圆形地下连续墙支护深基坑结构受力特点及对比分析

结合外径73m、壁厚1.5m、深61.5m、开挖深度45.5m的圆形地下连续墙支护基坑工程实例,介绍了圆形基坑支护结构的受力特点,对比分析了影响结构受力的诸因素及其敏感程度。所得结论为此类型基坑支护结构设计和施工提供了理论依据和实践参考。

某大桥锚碇基础深基坑开挖模拟

用有限元方法模拟了某大桥锚碇基础深基坑开挖过程。模拟结果表明圆形地下连续墙的拱效应有效地减少了墙体的侧移;施工误差对结构受力和变形有重要影响;墙体嵌岩部分拉应力和压应力都很大。所得出的结论为此类基坑支护结构设计和施工提供了理论依据和实践参考。