TOD开发基坑群施工对地铁和周边建筑物影响分析及保护措施

开展TOD开发基坑群施工对地铁及周边建筑物的影响分析及保护措施研究,对复杂城区尤其是临轨区开发建设具有重要的理论及实际意义。文章以苏州轨道交通11号线(S1线)换乘站玉山广场站周边西南侧及东南侧进行TOD开发为例,结合国内外此类开发研究成果,通过有限元分析方法对项目实施全过程数值模拟,分析TOD基坑群开挖对已建地铁车站及周边建筑影响的耦合效应,优化基坑设计。结果表明,该项目基坑群设计及施工组织合理,能够保证地铁及周边建筑物的安全,研究成果可为类似工程设计和施工提供有益的参考和借鉴。

深基坑开挖中的降水设计问题

对位于沿海、沿江的大城市来说，深基坑开挖中的降水问题是一个很重要的问题。以往深基坑工程的失事，许多都与降水设计不当或不够重视有关。为此，本文在以往基坑降水研究的基础上，结合一些工程实例，对这个问题进行一些讨论。

深基坑降水疏干过程中三维渗流场数值模拟研究

运用潜水、承压水渗流理论和有限差分法,以及干湿单元、预处理共扼梯度算法,以上海环球金融中心塔楼深基坑降水为依托工程,对深基坑降水的三维非稳定渗流场的计算建模和降水疏干过程进行了数值模拟研究。利用5口井和8口井的群井抽水试验资料,对模型主要参数进行了校正及后继检验计算。在上述基础上对中心基坑水位降至-22m时井的布置方案进行了优化设计,同时分析了深基坑内外渗流场的变化,为深基坑降水设计和施工提供了依据。

带撑式基坑支护结构变形影响因素分析

利用有限元分析软件ANSYS对一典型带撑式基坑工程在开挖过程中的变形进行模拟分析,将模拟计算结果与实测值进行比较,验证该方法的可行性。并进一步对影响基坑变形的几个主要因素:支护结构的墙体刚度、墙体入土深度、支撑刚度、支撑位置、基坑平面尺寸效应及基坑底面以下土体强度等进行系统分析,提出带撑式基坑开挖变形控制的支护设计概念和建议。

悬挂式止水帷幕对基坑降水的影响

在广泛分析目前深基坑降水的设计计算理论和施工的基础上,建立了三维渗流的有限元模型,编制了三维有限元计算程序,并以武汉长江隧道武昌盾构井深基坑降水工程为例进行计算。通过将有无悬挂式帷幕两种工况的水头降深计算结果与实际存在悬挂式止水帷幕的实际监测值进行对比,定量说明悬挂式止水帷幕对基坑降水的影响。

有限元数值模拟技术应用于基坑降水设计和结构防浮分析

利用有限元数值模拟技术进行建筑基坑开挖工程降水设计,在首都机场新航站楼工程中,用此项技术进行基坑降水和结构防浮分析,取得良好了效果。与传统的设计方法相比,该技术具有能适应复杂含水地层,满足不同开挖深度的基坑降水设计,具有全面模拟整个降水过程的水量和水位变化的优点。

非完全隔水基坑的降水计算

本文用三维边界单元法对非完全隔水基坑的地下水的渗流域进行求解，运用内边界技术使计算简化并降低计算工作量。以此为依据设计降水方案，对降水过程作用预测。

双排格形地下连续墙的空间变形三维有限元分析

双排格形地下连续墙作为基坑工程的一种新型自立式支护结构,不仅可以发挥地连墙的作用,还有着墙体刚度大、抗渗性好、无需安装内支撑的优点。本文以某深基坑工程为例,采用有限单元法模拟基坑开挖与降水,重点分析双排格形地下连续墙的空间变形特性。

特殊环境下盾构吊装下井的基坑安全稳定性分析及检算方法研究

以深圳地铁11号线前海湾站基坑工程为研究背景,大型盾构需要在盾构井的结构未完成状态下进行吊装,结合现场监测、二维和三维有限元数值分析,对特殊环境下盾构提前吊装下井时基坑的安全稳定性进行分析,同时提出一种合理的二维检算方法。研究结果表明:通过对结构楼板约束等效、冠梁刚度折减和土体参数等的合理确定,采用二维模型检算方法可以得出合理、准确的结果。研究结果为特殊环境下大型盾构顺利下井、基坑的安全提供了可靠的技术支撑,所提出的二维检算方法可有效指导同类工程施工技术方案的制定。

开挖前降水作用下基坑围挡结构-地层相互作用机制

依托天津地铁3号线某车站基坑实测资料,建立二维流固耦合有限元数值模型,研究不同基坑宽度和开挖前降水深度条件下被动区土压力、地基土水平向基床系数等参数沿深度的分布规律,并将数值分析结果与传统基坑设计中基于m法得到的结果进行对比和分析。结果表明,基坑开挖前降水时,降水深度范围内的地基土水平向基床系数相较于m法确定的值有较大幅度减小,并且基坑宽度和降水深度越大,地基土水平向基床系数就越小。这是由于降水过程中降水井旁渗流力的作用导致被动区土体发生背离围挡结构的水平位移,并进一步引起复杂的围挡结构-土相互作用。利用弹性地基梁法进行开挖前降水引发基坑围挡结构变形预测时,若采用m法来确定地基土水平向基床系数,将会低估开挖前降水引发的围挡结构变形。

悬挂式止水帷幕深基坑降水方案模拟优化

为研究深基坑降水工程中悬挂式止水帷幕和抽水井过滤器最佳组合深度,优化深基坑降水方案,以南通市地铁1、2号线换乘站青年路站深基坑降水工程为背景,以地下水渗流理论与太沙基一维固结理论为基础,建立考虑土体参数随固结过程变化的深基坑降水三维渗流与地面沉降耦合数学模型,并采用有限单元法进行求解。使用抽水试验资料对可视化数值模型进行识别验证,通过对坑内水位和坑外地面沉降量的控制,优化抽水井的数量及抽水量,模拟预测止水帷幕插入含水层1/3、1/2、2/3深度处3种方案下过滤器的最佳位置,并对3种方案从工期、造价及安全可靠性等方面进行对比分析。结果表明,在止水帷幕插入含水层1/2深度下,抽水井过滤器插入含水层9/50~9/20深度处,即止水帷幕底部埋深为46.2 m、过滤器埋深为33.7~42.7 m时,采用17口抽水井进行降水的方案为最优方案。

基于锥体理论的三维拱坝无限地基SBFEM模型

基于锥体动力学理论,提出一种合理的三维拱坝无限地基SBFEM模型,利用具有马鞍面为表面的半无限空间代替拱坝无限地基。经算例验证,该模型精度可靠,能够方便高效地解决拱坝—无限地基的相互作用问题,从而拓展了SBFEM的应用范围。

悬挂式止水帷幕对基坑降水的影响

在广泛分析目前深基坑降水的设计计算理论和施工的基础上,建立了三维渗流的有限元模型,编制了三维有限元计算程序,并以武汉长江隧道武昌盾构井深基坑降水工程为例进行计算。通过将有无悬挂式帷幕两种工况的水头降深计算结果与实际存在悬挂式止水帷幕的实际监测值进行对比,定量说明悬挂式止水帷幕对基坑降水的影响。

确定大坝基坑排水量的渗流场有限元数值模拟

在水利工程中,基础工程都处于河道周围或者河道中,地下水位较高,在这些工程中进行基坑开挖时若不采取有效的排水措施,容易导致流砂,管涌,严重时会导致基坑塌方、邻近地层掏空下陷等事故。因此进行渗流场分析是非常必要的,对渗流场进行合理的数值模拟有着十分重要的意义。根据一个草土围堰基坑的抽排水算例,编制了相应的二维有限元程序,对比了在不同工况下,水头、浸润线和渗流量等渗流要素的变化规律,分析得出在不同地基情况下,需要抽排水量的大小,确定地基是否需要修筑防渗墙,以便采取经济合理的基坑防渗排水措施。

考虑尺寸效应的小尺寸深基坑土压力与变形计算分析

基坑侧壁土压力分布是深基坑支护设计的主要依据,对于进行支护结构设计具有重要的指导作用。主要考虑尺寸效应对基坑土压力与变形的影响,建立小尺寸深基坑主动土压力计算模型。通过假定滑裂面并采用极限平衡理论进行土压力计算。然后,借助PLAXIS 3D有限元软件建立不同平面尺寸与深度的基坑三维有限元模型,进行基坑侧壁土压力与变形计算。根据计算结果得出不同平面尺寸的基坑土压力与水平侧移变化规律。并将有限元计算结果与朗肯主动土压力理论计算结果进行对比。受尺寸效应影响,小尺寸深基坑的土压力减小,剪切破裂角不再是定值。研究结果将丰富小尺寸深基坑土压力计算理论,为此类基坑的支护设计提供参考。

基坑降水对下卧地铁盾构隧道的影响

结合某公寓基坑工程,针对地铁盾构隧道下穿该基坑的复杂环境条件,首先采用简化大井法计算帷幕失效(工况一)下基坑降水坑外地层的水力坡降曲线,采用二维有限元渗流法计算帷幕有效(工况二)下基坑降水坑外地层的水力坡降曲线;接着采用分层总和法计算基坑降水引起地铁盾构隧道的附加沉降,分析基坑降水对下卧地铁的影响.结果表明:(1)考虑截水帷幕失效与有效两工况下,基坑降水引起下卧地铁盾构隧道右线中轴线处水位降深分别为4.2m、1.5m;(2)考虑截水帷幕失效与有效两工况下,基坑降水引起下卧地铁盾构隧道右线、中轴线底部最大沉降分别为-2.83mm、-1.3mm,均满足轨道交通安全运营的要求.

不同形状基坑钢板桩支护的尺寸效应分析

在场地土层性质相同的条件下,以桩长12 m、SP-4型的拉森钢板桩为例,利用Midas-GTS有限元分析软件建立三维基坑模型,定量分析不同形状、平面尺寸、开挖深度的基坑对悬臂式钢板桩支护变形的尺寸效应。

对比弹性支点法的狭长基坑围护结构施工优化研究

【目的】弹性支点法将基坑假定为平面应变问题进行分析,即假设狭长基坑长距离一次开挖,但在实际施工中有分段开挖的现实情况,所以需要对分区段开挖对基坑围护结构的影响进行研究。【方法】结合新建哈牡客专爱民隧道出口明挖段狭长基坑,建立不同单次开挖长度工况下的三维有限元模型,研究围护结构内力及变形随单次开挖长度的变化规律。【结果】随着单次开挖长度的增加,围护桩水平位移和桩身弯矩逐渐增大并趋近于弹性支点法的计算结果,一次开挖20 m、30 m、40 m时,水平位移比开挖10 m时的水平位移分别增大8.75%、12.2%和13.6%,桩身弯矩分别增大12.1%、14.9%和16.8%;一次开挖10 m、20 m、30 m、40 m时安全系数分别为弹性支点法的1.3、1.17、1.13、1.12倍。【结论】弹性支点法安全储备过大,在实际工程中可结合不同的开挖工况,在对围护结构进行合理优化或满足条件的情况下,合理调整单次开挖长度。