考虑假想基础宽度的基坑抗隆起稳定性

在深厚软土地区,有大量的基坑工程符合下列特征:(1)围护墙插入比为1:2.0~1:2.2;(2)开挖过程顺利;(3)抗隆起安全系数不满足现行相关标准要求。为减少理论与实践之间的不符,基于既有地基承载力模式的计算公式,通过引入假想基础宽度,建立了可考虑土体应力状态和抗剪能力的基坑抗隆起稳定性分析方法。定义了抗隆起安全系数在数学上为最小值的假想基础宽度为临界宽度。除临界宽度外,假想基础宽度的选取还应考虑基坑宽度、软土层厚度等因素。结合已完成工程实例,对比了现有不同稳定分析方法的抗隆起安全系数,分析了软土地层结构、土体内摩擦角等对稳定性的影响。分析结果与实际情况更加接近,且表明土体抗剪能力的影响在采用临界宽度作为假想基础宽度时有限。

基坑抗隆起稳定安全系数实用计算分析与应用

总结基坑由于插入深度不足导致的坑底隆起破坏的两种形式,研究基坑抗隆起稳定安全系数Ks计算公式的适用性及局限性,指出常用公式的错误,给出考虑因素更多、更适用的修正公式,并对修正公式的敏感性进行分析。运用该修正公式及数值方法分析基坑变形与Ks值的关系,指出Ks值对控制基坑变形的意义;通过分析发现基坑变形在Ks小于某值时发生突变,证明基坑设计存在一个最优的插入比。给出考虑因素全面、计算简便、更能反映工程实际的Ks计算公式,并得到一些对工程具有指导意义的结论,可以在基坑设计、施工中应用。

支护结构入土深度对黏土基坑抗隆起稳定的影响分析

在考虑支护结构入土深度影响的情况下,传统的基于Prandtl机构的上限解过高地估计了黏土基坑的抗隆起稳定安全系数,因而无法真正应用于工程实践中。首先采用强度折减弹塑性有限元法和多块体上限法对支护结构入土深度的影响进行了深入的分析,在此基础上对Prandtl机构进行了修正,并推导了符合极限分析上限定理的修正机构简化解;通过对比分析验证了所推导公式的合理性,此公式对工程中常见的软土层厚度较大时基坑抗隆起稳定分析具有重要的实用意义。

施工扰动作用下基坑抗隆起稳定性分析

施工扰动的方式千变万化且错综复杂,影响到周围土体工程性质的变化。长期以来,在基坑的开挖理论与分析方法上,都是以原状土为研究对象的。在前人的研究基础上,提出了施工扰动度的概念,建立了施工扰动度的表达式,并且建立了考虑开挖扰动的基坑抗隆起安全性分析模型,还给出了计算实例。研究结果表明,施工扰动对基坑安全系数有较大的影响,应采取综合措施控制施工对土体的扰动。

软土深基坑坑底抗隆起稳定性数值分析

由于基坑开挖问题的复杂性,传统的分析方法在解决基坑坑底抗隆起稳定性问题方面存在着很多局限性。通过建立基坑体系的二维有限元弹塑性分析模型,采用强度折减方法对软土深基坑工程进行了数值分析,然后利用数值分析结果拟合公式,并计算基坑抗隆起稳定安全系数,分析临界状态下坑底隆起量和塑性区范围。计算结果表明:采用强度折减法并结合数值分析结果所拟合的公式在求解基坑坑底抗隆起稳定性安全系数方面可以取得较高的精度。值得注意的是,土体应力随着开挖深度的增加重新分布,应力水平最终超过极限强度导致基坑坑底隆起;塑性参数越小,基坑坑底隆起量越大,塑性区范围也越大,基坑坑底稳定性则越差;土体参数存在某一临界值,当塑性参数小于临界值时,基坑发生坑底隆起破坏的可能性明显增大。

基于强度折减法的狭长基坑坑底抗隆起稳定研究

以电力电缆隧道基坑为代表的狭窄、长条型基坑,由于开挖宽度小于深度,基坑内外侧土层不符合半无限体的假设,其坑底抗隆起稳定破坏模式就与常规建筑基坑不同,采用国家标准GB 50007和建筑行业标准JGJ 120推荐的算法会产生较大误差。文章以强度折减法为分析工具,研究采用支挡结构围护的狭长基坑坑底稳定破坏模式,分析结果显示狭长基坑不再以圆弧滑动形式破坏,而是形成了以基坑外两侧圆弧主动区、坑内整体被动区的新型破坏模式;同时,针对厦门电力进岛第二通道工程的典型基坑断面,进一步分析基坑抗隆起稳定安全系数与支挡结构插入深度的关系,为工程建设提供依据。

基于空心圆柱仪试验的各向异性软黏土基坑抗隆起稳定分析

已有研究表明,天然黏土的强度表现出明显的各向异性,但其规律未能经过严格的试验验证。基于空心圆柱仪(HCA)的杭州原状软黏土试验结果,对Casagrande法进行修正,提出大主应力方向为任意方向剪切时土体的强度公式。假定基坑开挖引起的土体滑动破坏模式为Prandtl模式,利用上述强度公式,得到基坑抗隆起稳定的塑性上限解。结合算例,讨论了土体强度各向异性比、挡墙入土深度比、墙底下卧硬土层深度、挡墙粗糙度等因素对基坑坑底抗隆起稳定的影响。采用该方法分析杭州某失稳基坑实例,通过与已有方法的结果对比,验证了所提方法的合理性。研究表明,不考虑土体强度各向异性和基于Casagrande各向异性公式的抗隆起分析都将高估杭州软黏土基坑的抗隆起稳定性。

深厚软弱土基坑墙底抗隆起稳定性验算的探讨

在深厚软弱土深基坑设计中,基坑墙底抗隆起验算是一项重要的内容。首先比较了不同规范规程对基坑抗隆起稳定性的典型验算方法,然后引入围护墙入土深度、墙底以上土体抗剪强度对基坑抗隆起稳定性的影响,并且介绍了相应的验算改进方法,为计算抗隆起稳定性提供了更为合理的方法,并且计算简便,易于工程技术人员使用。最后通过对浙江16个基坑工程实例计算表明,验算改进方法计入有利因素的影响,抗隆起稳定安全系数相应增加,证实了改进验算方法的合理性。

非均质软土基坑抗隆起稳定性的极限分析方法

考虑到实际工程中土体非均质以及软土地区基坑开挖过程中土体稳定性的特点,将极限分析上限方法应用于非均质软土基坑抗隆起稳定分析计算中,讨论了极限分析方法的适用性问题。选用Prandtl机构建立了非均质软土地区基坑抗隆起稳定分析的运动许可速度场,根据速度场推导了极限分析上限方法的计算公式。讨论了该方法中土体强度、基坑宽度、支护墙体入土深度、基岩埋置深度等因素对坑底抗隆起稳定的影响。通过几个工程的计算与对比,验证了该方法的适用性和优越性。

狭长型基坑工程坑底抗隆起稳定性分析

针对狭长型基坑的特点,提出基坑坑底抗隆起稳定分析方法.对比常用的4种坑底抗隆起稳定分析方法及其异同点,结合2个实际工程进行相关算例的分析,指出在软弱土地基中规范要求的抗隆起稳定安全系数偏高;针对现有方法在狭长型基坑稳定分析中的局限性,提出考虑基坑宽度影响的坑底抗隆起稳定计算方法,分别探讨淤泥质土和粉土地基中基坑宽度、支护结构插入深度、开挖深度、土体抗剪强度指标和被动区加固等因素对狭长型基坑稳定性的影响.分析结果表明:采用该方法可以避免狭长型基坑中圆弧滑动面穿过对侧支护结构的问题,合理地考虑基坑宽度等因素对基坑稳定性的影响.

基坑抗隆起稳定分析的临界宽度法

为了提高深基坑抗隆起稳定设计的可靠性,根据Terzaghi地基承载力理论,针对基坑隆起破坏均为单面滑动失稳的实际情况,推导了新的计算抗隆起稳定安全系数方法——临界宽度法,提出了对应抗隆起稳定最小安全系数的临界宽度概念,给出了均质地基的临界宽度的理论解答。对影响基坑抗隆起稳定问题的因素进行了参数分析,并建议了相应的抗隆起稳定安全系数允许值。通过初步工程应用对比分析,证明了所建议新方法有可行性和工程实用意义。

基坑抗隆起稳定三维分析的极限平衡法

目的优化基坑抗隆起设计,提出适合于基坑抗隆起的稳定的三维分析方法,指导施工,节约工程投资.方法在圆弧滑动法的基础上,假设基坑滑裂块体为一个柱状体,该柱状体的滑裂面包括圆弧滑裂面、柱状体两端的滑裂侧面.基坑的隆起立柱主要包括滑裂块体的自重和基坑围护结构旁边的地面超载,抗隆起力矩主要是由滑裂块体的圆弧滑裂面和其两端滑裂侧面的土体强度提供.结果基坑三维抗隆起稳定分析的计算结果要大于传统的基于二维的抗隆起稳定系数,并且在基坑的计算长度与圆弧半径越接近时这种效果越明显.结论是基坑的抗隆起稳定计算应该要考虑土体的空间效应,通过对上海市轨道交通四号线修复工程中的中基坑、西基坑实例验算,抗隆起稳定安全系数分别1.951分别增加到3.2321,2.424,实际也验证了考虑空间三维效应计算方法的合理性.

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。

基于不排水强度的黏土基坑抗隆起稳定计算方法

目前的基坑抗隆起稳定计算方法多是直接采用固结不排水强度指标进行计算,这种方法对于软黏土地层的计算在理论上是不合理的,且传统的圆弧滑动法未考虑最下道支撑以上土体强度的发挥。针对上述问题,通过将固结不排水强度指标转换成不排水抗剪强度,考虑最下道支撑以上土体强度的发挥,对传统圆弧滑动法进行了改进,并进一步提出了基于不排水强度的圆弧机构上限分析方法。工程算例分析表明,传统圆弧滑动法得到的安全系数普遍偏高,而所提出上限分析方法计算得到的结果则更为合理。

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。

考虑水位和孔压影响的基坑抗隆起稳定性上限分析

分析了基坑围护墙内外水位和孔压的分布规律,基于极限分析上限定理,将孔压做功作为外力功代入上限定理能量平衡方程,选用Prandtl滑动模式建立了考虑地下水位和孔压影响的基坑抗隆起分析方法及其验算公式。通过该计算方法对坑外水位、土体强度、硬土层深度和基坑开挖宽度等参数的影响分析以及工程实例的对比计算,验证了公式的适用性。分析结果表明,基坑内外水位和孔压变化以及地下水渗流对抗隆起稳定性产生重要影响,地下水是影响基坑稳定性的一个重要的不利因素。与经典的Terzaghi、Bjerrum和Eide方法以及Chang方法相比,该分析方法可以考虑坑内外水位和孔压对抗隆起稳定性的影响,为软土地区基坑抗隆起稳定性分析提供了合理的计算方法。

土钉支护基坑抗隆起稳定性计算方法研究

以基坑隆起破坏的根本原因是地基承载力不足为前提,运用Terzaghi地基极限承载力理论,推导了土钉支护条件下基坑抗隆起稳定性的计算方法。采用地基土单侧滑动失稳破坏假设,同时考虑了单侧滑动体上竖向抗剪力对抵抗基坑隆起所起的作用。通过基本算例,对影响基坑抗隆起稳定性的参数进行了讨论,并得出了各抗隆起安全系数与各因素之间的部分变化规律。与现有的基坑抗隆起稳定性计算方法对比分析表明,所建议的方法在实际工程应用中是可行的。

深基坑抗隆起稳定性模糊可靠性分析

基坑稳定性问题已成为岩土工程领域研究的一个难点问题。影响基坑稳定性的因素存在极大的模糊性和随机性,因此,对基坑稳定性采用模糊可靠度方法研究是很必要的。以上海中环线仙霞路地道深基坑为例对基坑抗隆起稳定性展开了2个方面的研究:(1)基于ABAQUS建立了基坑底部隆起变形量有限元分析的非线性模型;(2)基于变形量建立了深基坑抗隆起破坏的[δ]-δ极限状态模型,将模糊数学和基坑稳定的可靠度分析法结合,建立了深基坑抗隆起破坏稳定性分析的有限元模糊可靠度计算模型。研究表明:ABAQUS对岩土工程中接触问题的处理具有强大的功能;以变形量建立的深基坑抗隆起破坏极限状态模型能有效的分析基坑的稳定性;该研究将为基坑的稳定性研究提供有价值的参考。

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;Bjerrum&Eide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。

考虑支护结构的软土基坑抗隆起稳定上限分析

采用极限分析有限元方法,考虑了支护结构的影响,通过塑性流动约束条件,速度不连续约束条件以及速度边界约束条件等,形成了一个以结点速度,非负塑性应变率和引进的非负变量作为未知量的线性方程组,由能量平衡的关系建立了目标函数,运用线性规划优化算法求解线性方程组。分析了土体强度,支护结构入土深度以及支护结构极限弯矩等因素对于基坑抗隆起稳定性安全系数的影响,得出了基坑抗隆起稳定性安全系数随着支护结构入土深度和极限弯矩增加而增大的结论。通过两个算例的验算,并且与传统算法计算结果进行对比,体现出本文方法的适用性和正确性。本文的计算方法为软土地区基坑抗隆起稳定性验算提供了一个新的计算思路,具有一定工程参考价值。