A Slip-Force Device for Maintaining Constant Lateral Pressure on Retaining Structures in Expansive Soils

Expansive soils can pose tough issues to civil engineering applications. In a typical year, expansive soils can cause a greater financial loss than earthquakes, floods, hurricanes and tornadoes combined. Various means have been studied to tackle problems associated with expansive soils. The majority of the methods are based on treatment of the soils. While the methods may be effective in some cases, their limitations are also obvious: The treatment normally involves complex processes and may not be eco-friendly in the long run. In many cases, the effectiveness of the treatment is uncertain. A retaining system that maintains a constant lateral pressure is proposed, which consists of three components: the retaining sheet, the slip-force device and the bracing column. The retaining sheet bears the pressure exerted by expansive backfills and is not embedded into the soils. Placed between the retaining sheet and bracing column, the slip-force device permits displacement of the retaining sheet but keeps the force on the sheet and the bracing column constant. The governing equation of the motion of the piston in the slip-force device is derived and a numerical simulation of a practical case is conducted based on the derived governing equation. Numerical results show that as the expansive soil swell, the spring force will increase and the piston will move accordingly. When the pressure of the oil in chamber reaches the open threshold of the unidirectional relief valve, the valve will open and the spring force and the oil pressure in the chamber will keep constant. The results also show that some parameters, such as damping ratio, have very slight influences on the device behavior, say 2 × 10-6 or even 4.8 × 10-9. Theoretical and numerical studies prove the effectiveness of the proposed retaining system.

基坑伺服钢支撑分阶段轴力设计及效果分析

目的:在软土地区进行基坑开挖时,可采用伺服钢支撑系统减小基坑围护结构的变形以及对周边环境的影响,但目前对一道伺服支撑仅有一个初始设计值,无法指导开挖过程中支撑轴力的调整,因此需要针对开挖全过程提出相应的伺服支撑轴力设计值。方法:依托南京地铁9号线白云亭路站基坑工程,分别对伺服支撑设置情况不同的全伺服段,部分伺服段断面各开挖步下的伺服支撑轴力进行分阶段优化设计。结合有限元模型与遗传算法,通过有限元模型计算某组伺服支撑设计轴力下的围护结构变形,并通过遗传算法不断生成新的轴力设计值,直至围护结构变形等参数满足设计要求;据此得到不同开挖步下较优的伺服支撑轴力设计值,实现了伺服钢支撑轴力的动态设置。建立了伺服支撑基坑的三维有限元模型,验算优化设计方案下的伺服支撑的变形控制效果及对周边环境的影响。结果及结论:分阶段优化设计得到的伺服支撑轴力可以有效控制开挖过程中围护结构的变形及周边地面沉降。

SMW工法桩基坑围护体系中钢支撑对降低基坑变形风险的作用分析

以工程实例为背景,以基坑监测数据为依据进行整理和分析,探究基坑变形特点,重点阐述在SMW工法桩基坑围护体系中钢支撑的重要作用,分析和总结该围护体系下的基坑变形情况和施工中遇到的难题,针对施工过程中基坑直接暴露阶段的变形风险,给出相应的施工措施。

支撑位置对基坑整体稳定性的影响

基坑稳定性是岩土工程中的主要研究内容之一,随着高层建筑的增多及城市地铁的不断兴建,对基坑工程的要求越来越高。在基坑施工中由于环境条件或施工等因素的影响,需要调整支撑的位置,以深基坑工程为研究对象,借助弹塑性有限元分析软件,重点研究支撑位置的变化对整个支护体系内力和变形的影响规律,具体分析支撑位置的选取与支护体系内力和变形的关系。

多层支撑深基坑中考虑支撑-围护桩-土相互作用的水平支撑温度应力简化计算方法

采用弹性地基梁理论中的m法来研究温度变化对深大基坑支撑轴力变化的影响。在前人研究基础上,假设土体服从Winkler地基模型,温度变化引起的维护结构位移在竖向呈线性分布,建立可以计算基坑中温度升降对多层支撑轴力影响的简化计算方法。该法考虑支撑-围护结构-土互相协调变形的过程。公式表明,影响支撑温度应力的因素包括:弹性抗力系数,支撑竖向间距,支撑水平向间距,支撑弹性模量,温度梯度。通过计算和实测结果对比表明:温度升降引起的底层支撑轴力变化值最大,顶层温度升降引起的支撑轴力变化值最小。该法简单实用,有一定精度,偏于安全,可以应用于计算宽大深基坑中温度变化引起的多层支撑轴力变化。

深基坑支护结构支撑系统简化空间分析方法的研究

提出了一种考虑土压力随支护体位移变化、支撑力随支撑点处位移变化和土—支护结构—支撑系统相互作用的深基坑支护结构支撑系统简化空间分析方法 ,编制了分析计算程序 ,该方法能够用于分析相同开挖深度、不同开挖深度及土质不均等情况下支护结构、支撑系统内力。

内撑式排桩支护结构的设计优化研究

在分析内撑式排桩支护结构受力特性和设计优化空间的基础上,基于满应力设计基本思想,建立了支护桩-内支撑(节点)部位的设计优化数学模型,提出了用于求解该(节点)部位局部优化解的新的目标函数f(X)和相应的设计优化判据,推导并比较了钢筋混凝土内支撑等效轴向抗压容许应力σc和支护桩等效抗弯容许应力σm的3种取值方法,并以杭州某基坑支护应用为例作了介绍。可供同类基坑支护设计优化时借鉴。

多支撑挡土结构考虑开挖过程的有限元分析方法

针对深基坑开挖中广泛采用的多支撑挡土结构,考虑分步开挖的施工过程对支撑反力、挡土结构内力和位移的影响,提出了以弹性地基梁理论为基础的有限元分析方法,并推导出了各开挖阶段矩阵方程的形式。对工程实例进行了对比分析,计算结果与实测结果非常吻合,证明本文方法理论可靠、使用方便。

内撑式基坑工程周围地下管线的性状分析

深基坑开挖对周围地下管线影响规律的研究,是基坑环境工程中的重要课题。考虑了土体、围护结构与地下管线三者的耦合作用,采用三维有限元法分析了内撑式基坑工程开挖对地下管线的影响规律,其中,包括内撑式基坑工程中的土体开挖步骤、支撑刚度、地下管线埋设、地下管线距离基坑远近等因素对地下管线的影响,并把这些因素进行了综合比较,得到了有价值的结论。

水泥土复合式支挡结构的机理分析

水泥土复合式支挡结构是一种在水泥土搅拌桩墙体中插入钻孔灌注桩并架设内支撑的新型支挡形式.本文在分析其支挡特点及有限元程序设计的基础上,通过方案设计与其它支挡形式进行了比较,并将之应用到了实际工程中去;理论和实践证明,水泥土复合式支挡结构在控制墙体位移、坑底隆起、周围地面沉降及内支撑拆除后这些指标的变化等方面有其明显的优越性,其造价适中,建议在软土地区基坑工程中进一步推广.

带撑支护结构受力计算

根据深基坑工程的施工特点,提出了考虑分步开挖影响的带支护结构的计算方法.讨论了水平支撑体系的等效刚度、内支撑与围护墙的变形协调等问题.工程实例表明,在支护结构计算中考虑分步开挖的影响后,内力与变形计算结果与实测值较接近.

温度变化对基坑单撑支护结构性状的影响

提出了考虑温度效应的基坑支护结构计算方法,针对单道支撑支护结构,探讨了温度变化对支护结构变形和内力等性状的影响,分析了温差工况下基坑尺寸、地基的m值等影响因素,并采用该方法与实际工程进行验证。

地下连续墙和支撑刚度对围护结构变形、内力影响的敏感性分析

结合上海市区具体工程的施工控制情况,通过增加、降低地下连续墙刚度和内支撑刚度的大小,采用两维施工模拟有限元技术,详细探讨了上述刚度变化对围护结构的变形和内力的影响,并比较两者的影响程度。

深基坑带撑双排桩支护结构有限元分析

针对实际基坑工程的带撑双排桩支护结构,建立有限元分析模型,土体采用D-P弹塑性本构模型,通过数值模拟研究这类基坑的变形和土压力分布规律,并与实测数据进行对比,最后分析后排桩长度、后排桩间距、前后排桩的排距、联系梁刚度、支撑刚度等因素的影响。分析结果表明,带撑双排桩支护结构中后排桩位移明显小于前排桩,且前后排桩的排距和支撑刚度对此类支护结构性状的影响比较显著。

大型单建式地下车库工程逆作法的设计与实践

以某大型单建式地下车库工程的逆作法设计为背景,介绍了主体工程地下结构与支护结构相结合领域方面的研究与实践,以及在主体工程地下结构与支护结构相结合设计中,两墙合一、水平结构体系和竖向支承系统的设计原则和方法。提出了解决关键技术问题的对策。希望能促进主体工程地下结构与支护结构相结合技术(逆作法)的进一步完善与发展。

带撑双排桩支护结构性状分析

基于弹性抗力法提出了适合深基坑带撑双排桩支护结构的实用计算方法,编制了计算程序,对某工程实例进行分析,通过与实测数据的对比验证了该实用方法的合理性,并分析了带撑双排桩支护结构的主要影响因素。

基坑被动区加固对支护影响的研究

地基土采用双曲硬化模型,被动区加固土采用莫尔–库仑模型,竖向支护桩采用弹性模型,以深厚饱和软黏土中,有内撑的板式支护结构的基坑工程为例,计算分析了被动区土体加固深度及加固宽度对基坑支护特性的影响。计算表明,被动区加固存在合理加固深度及加固宽度。从控制支护体内支撑力、墙身弯矩、墙身剪力看,合理加固深度为基坑开挖深度的0.55倍,合理加固宽度为开挖深度的0.36倍。从控制基坑的水平位移、基坑后土体的竖向位移看,合理加固深度仍为基坑开挖深度的0.55倍,但合理加固宽度为开挖深度的0.45倍。

多支撑挡土结构考虑开挖过程计算的若干问题

多支撑挡土结构考虑开挖过程的计算方法 ,目前比较实用的主要有“m”法和“c”法两种。对这两种方法进行对比分析 ,进一步对挡土结构 土 支撑的共同作用机理进行研究 ;并对土压力取值 ,支撑预压力的影响及土弹簧模型的选择进行探讨。

不同基坑施工引起的围护结构变形及建筑物沉降对比分析

在城市环境中,如何控制地层移动以保证基坑周围临近建筑物的安全,是设计以及施工中必须考虑的问题。在监控量测基础上,详细对比分析了二元结构地层基坑开挖引起不同围护结构的变形情况及对周边环境的影响,对以后明挖基坑设计根据地质情况及周边环境的复杂性来选取围护结构参数及支护形式具有一定指导意义。

双圆环内支撑在深厚软土深基坑工程中的应用

结合深基坑支护工程实例,提出了一种新的分级联合支护方法,即对基坑上部边坡采用放坡卸载后喷锚支护,对下部则采用钻孔灌注桩加单层双圆环内支撑结构,监测结果表明,这种支护形式受力明确、结构稳定可靠、基坑变形小、施工方便且造价低。