上海地区基坑开挖数值分析中土体HS-Small模型参数的研究

数值分析方法已成为分析敏感环境下基坑开挖对环境影响的最重要手段,其关键是选择合适的土体本构模型和计算参数。HS-Small模型可以同时考虑土体剪切硬化和压缩硬化,而且还可以考虑土体剪切模量在微小应变范围内随应变衰减的行为,因此,HS-Small模型在基坑开挖数值分析中具有很好的适用性。但HS-Small模型的参数较多,不仅包含了HS模型的参数,还包含了小应变参数,因此,获取完整的HS-Small模型参数存在一定困难。通过上海地区5个基坑开挖数值分析的实例对基于室内试验得出的上海典型土层HS模型参数进行了检验。通过参数的敏感性分析,对HS-Small模型的部分参数的确定方法进行了修正。在此基础上,采用反分析法确定了敏感性最强的小应变参数,从而初步完整地获取了上海典型土层土体HS-Small模型参数。采用文中确定的上海典型土层HS-Small模型参数对该地区若干典型基坑工程实例进行计算,结果表明,计算值与实测值吻合得较好,从而验证了确定的上海典型土层HS-Small模型参数的适用性。

基于HS-Small本构模型的银川地区深基坑开挖-降水过程数值分析

针对银川地区缺乏数值计算深基坑稳定性和锚杆受力等相关研究,运用midas GTS NX软件中HS-Small本构模型,对采取锚钉支护的宁夏自治区银川某地下车库深基坑开挖-地下水位下降过程进行了数值分析。结果表明:随着基坑的开挖,基坑边坡的变形量逐渐增大,最终位移最大值出现在基坑顶部阳角处;锚杆轴力随开挖深度的增加而加大,控制变形能力与所处位置有关,下部锚杆控制变形能力优于上部锚杆,锚钉联合支护形式和土钉墙支护形式界面处变形差异较大;随着开挖和持续降水,周边建筑物沉降缓慢增加且最终沉降小于警戒值;锚钉支护中土钉轴力表现为轻微S型曲线,最大值约位于沿土钉长度3/4位置处;通过模拟结果与实测数据进行了对比分析,两者吻合较好,反分析获得银川地区典型土层HS-Small模型的参数取值,可作为银川地区类似深基坑工程数值模拟的依据。

基于HS-Small模型的基坑近接桥桩开挖变形影响区研究

针对苏南某地铁高架线路邻近的基坑工程,根据国内外取值经验及土工试验结果,初步拟定各典型土层的HS-Small本构模型参数,基于基坑的地表沉降和围护结构水平变形的实测数据,采用有限元方法对开挖过程进行位移反分析,以此对HS-Small模型参数进一步优化和校准。在该基础上建立了基坑近接地铁桥梁桩基开挖有限元模型,对桥桩变形的影响区进行研究。结果表明,(1)当桥桩与基坑间距小于0.6倍基坑深度时,桩基沉降并未随间距增加产生明显减小趋势。当桥桩与基坑间距大于0.6倍基坑深度时,桩基沉降随间距增加而迅速收敛,桥桩水平位移也呈现处相似的分段变化规律,其临界点位于1.0倍坑深处;(2)近接开挖施工对桩基水平位移相较于竖向沉降更易超限,桥桩与基坑间距大于1.37倍基坑深度时,桩基变形不超过规范限值。桥桩与基坑间距大于1.90倍基坑深度时,桩基变形不超过警戒值(极限值的60%);(3)将桥桩变形的影响范围划分为A、B、C三级分区,并提出了相应的工程防护措施。

厦门地区典型地层HS-small模型小应变参数敏感性分析

小应变硬化模型(HS-small模型)是以HS模型为基础提出的一种能反应土体小应变特性的本构模型,除了包含HS模型参数外,还包含两个小应变参数和,可以反映土体在小应变状态下呈现高度的非线性、高模量等特性。为了研究小应变参数对深基坑数值分析结果的敏感性,针对厦门地区典型土层,采用HS-small模型,通过有限元模拟某深基坑工程的施工过程,开展小应变参数对地表沉降及围护墙弯矩的敏感度分析,并研究参数随基坑开挖的演化规律。结果表明:在厦门地区在深基坑数值分析中,取值对地表沉降和围护墙弯矩值的影响较大,的取值影响相对小;粉质黏土和残积砂质黏性土的小应变参数对结果起到重要的影响;前期开挖,粉质黏土起控制作用,后期开挖,残积砂质黏性土起控制作用。

基于HS-Small模型临江深基坑降水变形特性分析

临江深基坑工程地下水随江水位变化呈现长期水位低、汛期水位高的动态特征,坑内降水导致周围地层渗流场趋于复杂,易引发围护结构破坏、坑底管涌和基坑失稳等工程事故。为此,采用基于HS-Small本构模型对深基坑工程的开挖-降水过程进行模拟,分析了降水影响因素(降水深度、方式、速率和止水帷幕)对周围环境变形的敏感性及其相互之间的关系,并将分析结果与实测结果进行对比验证。结果表明,随临江深基坑土方开挖和降水进行,基坑坡顶、坑外土体和周边建筑物沉降变形逐渐增大,其中降水对基坑变形影响更明显;分次降水能有效降低周围建筑物和地表的沉降变形;降水深度建议控制在底板以下0.5~2.0 m;降水速率对周围环境沉降总量影响相对较小,但对沉降速率影响较大,当降水速率达到最优值时对基坑稳定性控制有益;止水帷幕嵌入深度超过30 m后对控制周围建筑沉降效果不明显。研究结果可为类似临江深基坑降水工程设计施工提供借鉴和参考。

基于HS-Small模型软土基坑开挖过程三维数值分析

基于上海某项目的基坑围护方式,根据国内外学者对上海地区软土做的大量土工试验和国外学者的取值经验,使用Plaxis 3D中的HS-Small本构模型模拟土层,建立了三维基坑数值模型,分析其在开挖过程中围护结构的水平侧移和坑外土体的沉降变形特性。结果表明,基坑围护墙随围护墙深度呈现先增大后减小的趋势,在1倍挖深附近取得最大值;坑外地表沉降值随边界距离增大呈现先增大后减小的趋势,且在1倍挖深处最大,在4倍挖深距离处几乎无影响。将围护墙侧移计算结果与技术规范计算值进行对比,表明HS-Small模型计算的围护结构侧移值比技术规范计算值小,支撑薄弱的地方相差值较大。

上海地区板式支护体系基坑变形预测简化计算方法

基坑变形预测是分析基坑开挖对环境影响的核心内容之一。收集了上海地区65个常见的板式支护体系基坑工程案例,并对其进行了分类。对不同类型的板式支护体系基坑建立不同的基于土体HS-Small模型的平面应变有限元模型进行分析。根据室内土工试验结果与基于实测数据的参数反演分析,确定了上海软土地区典型土层土体的HS-Small模型计算参数。通过对108个有限元计算结果的分析及归一化,推导了能够综合考虑基坑系统刚度、基坑深度和基坑宽度的上海地区板式支护体系基坑围护结构最大侧移和地表最大沉降的简化计算公式,并且提出了基坑围护结构侧移曲线和地表沉降曲线,同时也给出了上海地区板式支护体系基坑变形的预测流程。采用本文给出的简化方法预测了上海地区的7个工程的变形并与实测结果进行了比较,结果表明该方法能较好地预测上海地区的板式支护体系基坑的变形。

基于数值分析的预估基坑开挖对环境影响的简化方法

上海市《基坑工程技术规范》根据上海地区大量工程实测数据给出了预估深基坑开挖对周边建筑物影响的简化分析方法,但是该方法不能综合考虑影响基坑变形的主要因素。本文通过对有限元计算结果的分析及拟合,推导了能综合考虑基坑系统刚度、挖深和宽度因素的板式支护体系基坑地表最大沉降的简化计算公式,并给出了地表沉降预测曲线。采用给出的简化方法预测了若干板式支护体系基坑墙后地表沉降并与实测结果进行了对比,验证了方法的适用性。最后采用地表沉降预测曲线作为预估上海地区板式支护体系基坑开挖对环境影响的简化方法,计算实例表明该简化方法能较好地预估上海地区基坑开挖对周边环境的影响。

软土地基大型船坞深基坑数值分析

根据位于福建沿海软土地区的某大型船坞基坑工程的设计与施工过程,利用PLAXIS 3D有限元软件建立相似度较高的三维模型,采用其中的HS-Small模型模拟土体,分析了不同施工步骤现行方案下基坑整体与支护结构的变形及受力特性,并且对影响基坑整体与支护结构的变形及受力特性的各因素进行分析,为了达到最好的效果,这些研究都是很有必要的。通过数值模拟计算结果明确其变化趋势,最后参考工程造价角度得出有效结论,给出合理的建议。根据计算结果可知,关于此船坞基坑的方案设计存在着可进一步优化的空间。为本船坞以及类似基坑工程的设计与施工提供有益参考。

桩端桩侧后注浆灌注桩竖向承载性能有限元分析

在现场试桩试验的基础上,考虑土体的小应变刚度,应用Plaxis程序中的小应变硬化土模型,对桩端桩侧联合后注浆灌注桩的竖向承载性能进行有限元分析。研究表明:有限元分析桩土作用时,应充分考虑土体的小应变刚度;灌注桩注浆后,桩土界面条件改善,桩侧摩阻力提高明显,相对位移减小;沉渣固化和桩端持力层强度的提高,使得桩端阻力明显增大并且发挥提前,可以在较小的桩端位移下发挥较大的桩端阻力,减少了桩体沉降量,提高了承载力,改善了灌注桩的承载性能。

小应变本构模型在超深大基坑分析中的应用

借助大型岩土工程有限元软件Plaxis3D,根据系列试验获得能考虑土体小应变特性的HS-Small模型参数,对顺逆作结合施工的上海国际金融中心深基坑工程的施工过程进行了模拟分析。基于工程实测和数值分析结果,分别研究了基坑顺、逆作区在各个工况下的围护结构变形规律、周边土体变形、支撑轴力及墙后侧压力等。结果表明,基坑内绝大部分区域的土体剪应变均处于小应变范围内,说明了基坑有限元分析采用小应变土体本构模型的必要性。且基于HS-Small本构模型的三维有限元分析结果和实测数据能够较好吻合,表明该方法适用于顺逆作结合实施的复杂深基坑工程的分析。

地铁深基坑开挖效应土体小应变参数敏感性分析——以厦门地区为例

小应变硬化模型(HSS)可以同时考虑土体剪切硬化和压缩硬化,以及土体剪切模量在微小应变范围内随应变衰减的行为,因此在深基坑开挖数值分析中具有很好的适用性。为研究厦门地区土层HSS模型刚度参数E^(ref)_(50),G^(ref)_(0)和γ0.7对深基坑数值分析结果的敏感性,基于敏感性分析和正交试验原理,选择厦门地区典型土层残积砂质黏性土、粉质黏土和淤泥质土,以坑外地表沉降值及围护墙的最大弯矩值作为控制指标,分别进行了单一控制土层的参数敏感性研究。结果表明:要在深基坑数值分析中精确计算地表沉降和围护墙弯矩,最重要是控制好土层G^(ref)_(0)的取值,其次是E^(ref)_(50),而γ0.7的影响相对小一些;随开挖深度加深,G^(ref)_(0)对地表沉降的影响逐渐降低,E^(ref)_(50)和γ0.7的影响有所提高;E^(ref)_(50)对围护墙弯矩的影响随开挖进行有所降低,G^(ref)_(0)和γ0.7的影响则有增大趋势,其中G^(ref)_(0)相对较明显。土体小应变行为对于基坑施工效应有重要影响,在相关设计和施工中应予以重视。分析结果可为深基坑有限元分析中获得更合理的地层变形和结构内力响应提供有益参考。

基础托换对基坑周边建筑物变形控制作用的三维有限元分析

鼎鼎外滩深基坑工程紧邻上海市历史保护建筑,由于基坑挖深很大且建筑物距离基坑很近,采用锚杆静压桩基础托换技术对邻近的浅基础保护建筑进行了加固处理。采用Plaxis3D软件建立基坑及邻近建筑物的三维有限元模型,土体采用HS-small小应变本构模型,对基坑开挖过程进行了模拟。数值分析及与实测数据的对比表明:基于HS-small本构模型的三维有限元分析能较好地模拟基坑的变形和对邻近建筑物的影响,基础托换能够显著减小基坑开挖对周边浅基础建筑物的影响。

软土地区56 m超深圆形竖井基坑支护结构力学分析

上海苏州河段深层排水调蓄管道系统工程中的苗圃竖井基坑内径30 m,挖深56.3 m,为软土地区超深圆形基坑工程。为简化施工组织难度、缩短施工周期,通过计算验证分析由原逆作内衬墙方案优化为顺作环梁方案的可行性。采用大型岩土工程有限元软件Plaxis3D,针对该竖井基坑的顺作优化方案,建立考虑土与结构共同作用的三维有限元模型,采用考虑土体小应变特性的HS-Small本构模型,对基坑的开挖进行全过程模拟,验证优化方案的可行性。分析表明:(1)超深圆形基坑的地下连续墙随开挖深度的增加变形逐渐增大,变形形态为“凸肚形”;(2)地下连续墙表现出以环向轴压为主、竖向受弯为辅的受力性状。通过对数值分析结果和工程实测数据的对比,表明地下连续墙的变形及受力性态与实测值较吻合,说明采用小应变本构模型计算分析超深圆形基坑具有较好的适用性。

软黏土小应变本构模型参数研究与应用

小应变范围内土体刚度的非线性特性是土体的重要特性之一,合理获取小应变参数对基坑工程周边环境变形分析至关重要。以上海软黏土为例,采集了该地区的典型黏土层(②~⑥层)的原状土样进行了试验研究,提出了由常规岩土勘察报告提供的压缩模量E_(s1-2)确定刚度参数E^(ref)_(oed)、E^(ref)_(50)、E^(ref)_(ur)及小应变剪切模量G^(ref)_(0)的方法,给出了R_(f)、m、ν_(ur)、γ_(0.7)等参数的取值范围,结合勘察报告提供的c′、φ′等强度参数指标,可以合理得到HS-Small模型的全套参数,上述方法及模型参数已被纳入上海市《基坑工程技术标准》。最后,基于该方法确定的小应变模型参数,对上海深隧排水系统云岭西超深竖井基坑进行了三维数值分析,验证了小应变本构模型在超深基坑工程中的适用性。

软土地层超深基坑支护结构变形特性三维分析

某基坑开挖深度达45.45 m,为目前上海最深的矩形基坑,采用1.2 m厚地下连续墙结合9~10道钢筋混凝土支撑支护。针对如此深的矩形软土地层基坑受力和变形性状少有研究。采用有限元软件Plaxis3D建立了基坑三维模型,并采用HS-Small本构模型,对基坑开挖全过程进行了模拟,系统分析了支护结构力学行为。结果表明:连续墙变形形态呈纺锤型,变形呈现出显著的空间效应,计算变形的平均误差仅8%;墙后地表沉降呈凹槽型,基坑长边地表沉降明显大于短边沉降,计算地表沉降形态与实测值大致吻合,但由于没有考虑软土流变等因素计算值明显小于实测值;连续墙最大弯矩位于开挖面附近,计算弯矩分布与通过实测变形反算的弯矩基本一致;计算得到的各道支撑最大轴力与实测值平均误差仅约11%;采用HS-Small本构模型的三维数值分析能够较好地预测软土超深基坑支护结构的力学行为。

小叶种夏秋茶渥堆加工过程中香气成分研究

本研究采用浙江省小叶种的夏秋茶鲜叶加工的晒青茶为原料进行渥堆加工研究。采用顶空固相微萃取技术和气质联用分离鉴定技术,分析渥堆过程中在制茶样的香气成分,结果表明:在制茶样中共检测到8类物质,包括萜烯类及其衍生物、烷烃类、芳香族、醇类、醛类、酮类、酯类和酸类,其中主要成分是萜烯类及其衍生物,成品阴干茶样中其含量高达70.20%。香气物质总数在渥堆10天后达到最大值(47种),其相对百分含量渥堆5天后达到最大值(95.78%)。对后发酵过程中的甜香香型有贡献的物质可能是:3-辛酮、3-蒈烯、芹子烯等,其含量均随着甜香的加强而呈增加趋势。阴干茶样中检测到的新增的香气成分:正己醛、甲基环戊烷、庚醇、2-正戊基呋喃、异佛尔酮。小叶种后发酵茶的香气特征性成分有:α-柏木烯、β-柏木烯、α-古芸烯、环柠檬醛、β-紫罗兰酮、雪松醇(柏木醇)等,主要是萜烯类及其衍生物。

盾构下穿对既有地铁隧道沉降变形的影响研究

以杭州某工程盾构下穿既有地铁隧道工程为背景,基于小应变土体硬化模型(HSS模型),应用PLAXIS3D软件,探讨下穿盾构施工对既有隧道沉降变形的影响。首先结合实测数据和数值计算结果进行参数反分析,得到重要的参数——土体损失率C,并为后续盾构下穿地铁隧道的数值模拟提供依据;然后基于得到的土体损失率C建立盾构下穿地铁的计算模型;最后建立MJS(Metro Jet System,全方位高压喷射工法)加固的数值模型,并进行对比分析。结果表明,多工况参数反分析得出的土体损失率C约为0.10%,与实测数据最为吻合;使用土体损失率C=0.10%对盾构下穿地铁进行数值模拟,通过MJS加固发现地铁隧道总体沉降变形较小,满足地铁变形控制要求;说明MJS对地铁隧道沉降变形具有一定的控制效果。

脑小血管病患者血Hcy、hs-CRP水平与认知功能障碍的相关性分析

目的分析脑小血管病患者血同型半胱氨酸(Hcy)、超敏C反应蛋白(hs-CRP)水平与患者认知功能障碍的相关性。方法选取脑小血管病患者72例,分为认知功能正常组(36例)和认知功能障碍组(36例),选取同期健康体检36例作为对照组。比较3组的一般资料、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、肌酐(Cr)、尿酸(UA)、蒙特利尔评估量表(MoCA)评分、Hcy及hs-CRP的水平,并分析MoCA评分与血Hcy、hs-CRP水平的相关性。结果 3组的HDL、LDL、TG、TC、Cr、UA等水平差异无统计学意义(P>0.05);认知功能正常组、认知功能障碍组的MoCA评分及Hcy水平低于对照组(P<0.01),hs-CRP水平高于对照组(P<0.01),认知功能障碍组的Hcy、hsCRP水平高于认知功能正常组(P<0.01),MoCA评分低于认知功能正常组(P<0.01);MoCA评分中的视结构、执行功能、计算力、注意力、MoCA总分与血Hcy、hs-CRP水平呈负相关(P<0.01)。结论血Hcy、hs-CRP水平与脑小血管病患者的认知功能障碍有关,对脑小血管病患者进行Hcy、hs-CRP水平的检测,有助于评估患者的认知功能。

脑小血管病患者轻度认知功能障碍与血浆同型半胱氨酸、hs-CRP水平的联系

目的:研究并探讨脑小血管病患者轻度认知功能障碍与血浆同型半胱氨酸(Hcy)、超敏C反应蛋白(hs-CRP)水平的联系。方法:选取2015年1月-2016年12月我院接收的脑小血管病患者共238例作为研究对象,采用蒙特利尔认知评估量表(Mo CA)对患者的认知功能进行评估,将脑小血管病患者分为认知功能障碍组与认知功能正常组,另选取同期在我院接受健康体检的50例体检正常者作为对照组,所有受检者均接受血浆同型半胱氨酸、血清hs-CRP水平测定,比较其血浆Hcy水平、血清hs-CRP水平,计算其与认知功能障碍的相关性。结果:认知功能障碍组、认知功能正常组的血浆Hcy水平、血清hs-CRP水平均明显高于对照组(P<0.05),而认知功能障碍组则高于认知功能正常组(P<0.05)。经相关性分析后发现,血浆Hcy水平、血清hs-CRP水平均与Mo CA量表总分及其注意力、计算力、执行功能、视结构等因子评分呈负相关。结论:血浆Hcy、血清hs-CRP水平增高可能是脑小血管病患者出现认知功能障碍的影响因素,可能参与到脑小血管病患者认知功能损害机制中。