基于HSS本构模型的软土超大型深基坑3D数值分析

适宜的土体本构模型在岩土工程数值计算中至关重要。考虑土的小应变特性的硬化土本构模型(HSS模型)是一种较为完善的高级本构模型,可以模拟土的双曲线型应力应变关系、压硬性、剪涨性、加卸载条件下土体刚度的差异以及小应变状态下土的非线性弹性等主要工程特性。采用HSS本构模型,使用有限元程序Z_Soil对软土地层中的某超大型深基坑进行了3D数值分析。数值计算的结果和实测值较为符合,验证了采用的数值方法的可靠性,也表明HSS模型较适合用于软土深基坑的数值分析。

基于HSS本构模型的瓯江特大桥钢板桩围堰数值模拟

针对瓯江特大桥工程特点及地质条件,确定9#主墩承台施工的支护方案采用含二道内支撑的钢板桩围堰。基于小应变土体硬化模型(HSS模型),利用PLAXIS数值模拟软件建立了考虑河床在内的钢板桩围堰三维模型,对施工过程二种不同工况作了数值模拟,并与施工监测获得的围堰各构件应力进行了比较。结果表明:钢板桩围堰的刚度和强度均能满足要求,且围堰结构安全由钢板桩变形控制;数值模拟计算结果与现场实测数值较吻合,说明了可用HSS模型进行钢板桩围堰的设计优化。

近接盾构隧道的基坑加固措施研究

杭州软土地区邻近盾构隧道的基坑开挖工程越来越多,地基加固措施可在一定程度上控制基坑变形并提高安全性.本文以杭州彭埠的某实际工程为背景,结合现场资料,选择杭州典型土层本构模型及其参数,利用Plaxis2D有限元程序,对软土地基中近接盾构隧道的基坑开挖进行了数值模拟.通过讨论不同工况下水泥搅拌桩围护结构的水平变形规律,分析比较了水泥搅拌桩被动区土体的不同加固措施对保护邻近隧道的作用.

天津盾构隧道下穿铁路对股道沉降的影响及控制技术

以富水砂层地区天津地铁某盾构隧道下穿既有城际铁路为工程背景,利用Plaxis 3D有限元分析软件建立基于小应变土体硬化刚度本构(HSS)的动态掘进模型,研究有无桩筏加固方案对盾构隧道下穿既有城际铁路的影响,结果表明:盾构隧道在无保护措施下穿股道时,股道纵向沉降超过黄色预警值4mm要求,最大值为5.2mm,采取桩筏加固方案后纵向沉降最大值减小至1.5mm,采用桩筏加固方案可有效确保股道行车安全。

富水砂层盾构下穿股道桩筏加固控制效果研究

以富水砂层地区南昌地铁盾构隧道下穿南昌火车站场为工程背景,利用Plaxis 3D建立基于小应变土体硬化刚度本构(HSS)的动态掘进模型,研究有无桩筏加固方案对盾构隧道下穿火车站场的影响。结果表明:盾构隧道在无保护措施下穿股道时,股道纵向沉降超过黄色预警值4.0 mm要求,最大值为5.2 mm,采取桩筏加固方案后纵向沉降最大值减小至1.4 mm,因此采用桩筏加固方案可有效确保股道行车安全。

基于小应变硬化土体模型的大直径单桩海上风力机结构位移响应研究

首先基于能量守恒原理,研究建立风速和浪高的函数关系式,通过该公式和Stokes五阶波理论计算额定风速下海上风力机结构所受浪流荷载并利用脉动风理论计算额定风速下脉动风荷载,其次以4 MW风力机为例,基于正交试验方法和HSS土体本构模型建立有限元模型进行数值计算分析,结果表明:水深小于19 m且符合Stokes五阶波理论的浪流荷载对塔顶、桩顶和泥面的位移时程曲线周期以及位移时程曲线幅值影响不大,风轮机荷载是影响位移时程曲线的主要荷载因素,这种情况下大直径单桩设计可不考虑浪流荷载;桩径和壁厚2个因素不会联合影响塔顶最大位移、桩顶最大位移和泥面最大位移。桩径和壁厚两因素对泥面最大位移的控制存在等效关系,在设计中可选用钢量最小的因素作为大直径单桩设计的主要因素,在满足最大位移控制指标的前提下降低钢材用量。

杭州某国道明挖下穿对既有市政高架桥桥墩影响分析

为研究235国道明挖下穿对留祥路西延互通主线桥桥墩的影响,本文结合现场监测和有限元模拟对其展开了分析。基于依托工程,采用Plaxis 3D数值分析软件建立了地层与结构的三维计算模型,其中土体采用HSS本构模型模拟,对下穿段明挖隧道施工的全过程进行仿真模拟,分析了235国道隧道段明挖下穿施工对两侧桥墩的变形和受力的影响。隧道段基坑开挖施工过程中,围护结构水平位移的有限元计算结果与实测结果吻合较好,验证了计算模型的有效性,并说明了HSS本构模型能较好地模拟下穿段的明挖施工。有限元计算结果表明,在235国道隧道段的明挖施工、隧道建造等整个建造过程中,两侧高架桥桥墩均受到一定影响,主线桥桥墩的最大水平位移、竖向位移均满足变形控制要求,结构处于安全状态。

软土地区双侧深基坑开挖对中间地铁隧道变形影响

为研究双侧深基坑开挖对中间地铁隧道变形影响,以杭州地铁某明挖隧道双侧深基坑开挖为例,对双侧基坑开挖过程中隧道及支护结构变形进行实测,同时对该地块淤泥质软土进行三轴固结排水剪切及加载—卸载—再加载试验,得出该地块淤泥质土体的小应变硬化土(HSS)模型大部分参数,采用HSS本构模型对双侧基坑分区开挖过程隧道变形进行数值模拟,并与实测数据进行对比分析,结果表明:基坑开挖前工程桩施工扰动对隧道底板的变形影响不可忽视,隧道底板在基坑开挖期间的变形受两侧基坑内支撑刚度及隧道结构的水平抗侧移刚度综合影响,本项目北侧基坑内支撑刚度小于南侧,开挖期间地铁隧道继续向北侧变形,隧道底板总水平变形值接近控制值。HSS本构模型能较好模拟基坑开挖阶段地下连续墙及地铁隧道底板的变形,起到了较好的施工风险评估作用。

软土路基堆载引起邻近燃气管线变形控制措施研究

某沿海软土路基堆载期间对邻近燃气管线产生不利扰动,为分析软基堆载对邻近管线影响,防止堆载不当导致管线出现过大变形引起安全事故,本文利用PLAXIS 2D软件建立基于小应变土体硬化刚度本构(HSS)的路基堆载模型,研究路基放坡和路肩挡墙防护两种形式对不同并行间距燃气管线变形的影响。在此基础上,进一步分析路肩挡墙形式下调整路基堆填高度、开挖应力释放沟及换填泡沫混凝土三类保护措施对管线变形的限制效果,并通过大量参数分析,给出了不同路基形式下管线变形的控制措施建议。结果表明,对于放坡形式,路堤堆载对5m以外管线位移的影响满足控制标准要求;对于路肩挡墙形式,路堤与管线并行间距>7.5m时满足变形控制要求,而<7.5 m时需控制宕渣堆填高度小于1.65 m,在距管线1 m处开挖应力释放沟(V型)或将宕渣部分换填为轻质泡沫混凝土可使管线位移满足控制标准。

基于数值模拟的水工隧洞围岩变形规律研究

为研究水工隧洞围岩变形特性及合理的计算方法,本文依托某实际引水隧洞工程,采用数值模拟分析该引水隧洞围岩应力和变形规律。结果表明:隧洞的变形主要集中于拱顶和拱底位置处,拱顶位置下沉较大,拱底发生隆起变形,最大变形量为0.1m,实际工程中应重视拱顶支护,以防掉块和塌方事故;隧洞开挖过程中,由于应力集中,主应力的最大值主要出现于隧洞的底角位置处。此外,在侧墙和洞顶交界处应力相对较大,应力分布规律与实际情况比较吻合;采用HSS模型能够考虑土体的硬化特征,且得到的计算结果与实测数据最吻合。工程中优先考虑采用HSS模型进行水工隧洞的设计和计算。

强震状态下黄土中桩基动力性状分析

传统通过p-y曲线法分析强震状态下黄土中桩基动力性状时未进行桩基结构模拟,获取的强震状态下黄土中桩基动力的相关动力参数不准确。本文提出新的强震状态下黄土中桩基动力性状分析方法,依据HS硬化模型设计HSS本构模型,通过模型获取强震状态下黄土中桩基动力的相关参数,以此为基础采用PLAXIS软件构建黄土中桩基有限元模型;通过两种模型从耦合荷载作用下的桩基桩身水平位移响应、桩身内力响应两方面对强震状态下黄土桩基动力性状展开实验分析。实验结果表明,所提方法可对强震状态下黄土中桩基动力性状进行准确分析。

真空堆载联合预压处理大面积深厚软基的数值模拟分析

以温州乐清胜利塘地块软土地基为研究对象,利用二维计算软件Plaxis,采用HSS本构模型,针对打设塑料排水板、分层填筑、堆载预压和卸载的实际工况,模拟真空堆载预压方案分步实施过程。从塑料排水板处理深度和预压期天数的参数分析角度,讨论了地基土最大工后沉降以及超静孔隙水压力的发展,并提出了该地块的软基处理方案。

深基坑开挖对临近地铁线路的影响分析

文章采用HSS模型分析武汉地区某临近地铁线路的深基坑工程对临近地铁线路的影响,分析深基坑工程引起的临近线路主体结构顶板、底板变形和地表沉降规律,确定地铁线路轨道位置最大沉降值,并将计算结果与实际监测数据对比分析,验证了HSS模型在武汉地区的适用性。研究成果对该地区类似新建工程的数值模型确定、模型参数值选取和对临近建筑物的影响分析有一定借鉴意义。

桩基施工对邻近顶管隧道的扰动影响

预制桩静压施工会对桩周土体产生一定的扰动,进而对邻近既有顶管电缆隧道产生影响。顶管电缆隧道对管节的偏转和变形要求十分严格,一旦变形过大就会产生严重影响。为了确保顶管电缆隧道的正常使用,通过数值方法计算了预制桩静压施工对邻近顶管电缆隧道的影响,通过K0固结不排水剪切试验确定了软土小应变范围的参数取值,分析了桩长、桩-隧间距以及桩基挤土量对于隧道变形的影响。参考相关规范,以5 mm和15 mm变形扰动值为依据分别划分了预制桩静压施工对隧道变形强、弱影响区,为既有顶管电缆隧道周围的桩基施工提供相应的参考。