深基坑斜直交替钢管桩复合土钉墙数值模拟分析

依托福建某医院的基坑工程实例,采用数值模拟方法,研究斜直交替钢管桩复合土钉墙支护结构的变形特征及其稳定性。结果表明:坡面水平位移最大变形出现在基坑“腰部”,设计时应适当加强此位置的变形控制;斜直交替钢管桩复合土钉墙支护体系安全可行,其较双排直立钢管桩复合土钉墙及单一土钉墙有更好的变形控制能力和更高的稳定性。

不同面板型式加筋土挡墙振动响应数值分析

以刚/柔组合墙面加筋土挡墙的振动台试验结果为基准,建立刚/柔组合式、模块加返包式、模块式和格宾式面板型式加筋土挡墙的FLAC^(3D)数值模型,研究面板型式对挡墙水平位移、加速度响应及地震土压力分布的影响。结果表明:在静力作用下不同面板型式挡墙的变形模式略有不同;振动作用下,变形大小为组合式<模块加返包式<格宾式<模块式;加筋区内加速度放大系数为组合式>模块加返包式>格宾式>模块式;面板处加速度放大系数均大于加筋区,且面板型式不同,放大规律亦不同;面板型式不同,地震主动土压力非线性分布规律不同;合力作用点位置大多高于M-O方法的H/3,且受加速度幅值影响较小。

考虑地质影响的深基坑复合土钉墙最优支护参数选择技术

通过勘察一区域综合办公写字楼主楼获取土层详细指标,利用土钉抗力参数计算选取最佳土钉墙材料,并设计深基坑复合土钉墙支护方案与施工流程。将设计好的施工方案输入到FLAC3D软件中模拟深基坑支护结构,模拟不同地质影响下的侧压力系数。经试验验证:当土钉参数为5排、钢管嵌固深度参数为2 m时,支护结构可以最大程度降低深基坑的水平位移与沉降;在侧压力系数较大情况下,可以保持较低的竖直位移与深基坑坑底隆起值,具有较好的支护效果。

基坑边坡土钉墙支护效果研究

【目的】基坑边坡放坡开挖过程中易产生破坏,对基坑边坡进行支护以保证工程安全施工具有重要意义,因此有必要对土钉墙支护效果进行研究。【方法】以福州市某基坑工程为研究对象,构建该基坑边坡三维网格模型,采用有限差分法计算该边坡在未采用土钉墙支护和采用土钉墙支护两种情况下的稳定性系数和位移量。【结果】未采用土钉墙支护时,该边坡在天然工况和暴雨工况下的稳定性系数分别为0.85和0.73,边坡最大位移量分别为112.5 mm和125.8 mm;采用土钉墙支护后,稳定性系数分别为1.31和1.24,最大位移量分别为27.8 mm和28.0 mm。【结论】土钉墙支护显著减少了坡体位移量,提升了边坡的整体稳定性。

广州凯华城基坑采用土钉墙支护设计实践

介绍了广州凯华城基坑采用土钉墙支护的设计实践;阐述了控制基坑变形的一些考虑及采取的措施,如采用长短相间的土钉布置形式:对变形控制要求严格及深度大、边坡陡的地段,在基坑边坡的中上部布置了预应力锚杆:根据场地条件在一些地段采用一定的放坡(1:0.6或1:0.2);在垂直开挖地段布置了微型钢管桩进行超前支护。还分析了基坑的变形特征及产生较大水平变形的原因,并对基坑的支护效果进行了评述。

土钉墙支护结构综述

对国内外的土钉墙支护结构技术水平进行了研究和分析。在此基础上,总结了深基坑土钉墙支护结构的基本性状、工作性能和作用机理,指出了目前土钉墙在理论和设计方面存在和需要解决的的一些问题,对土钉墙的研究提供参考。

包裹式土工格栅加筋土挡墙水平位移研究

包裹式土工格栅加筋土挡墙在工程中的设计分析仍采用基于极限平衡理论的锚固楔体法,而没有考虑在达到极限平衡之前加筋土挡墙所发生的变形发展和积累过程。加筋土挡墙面板的水平位移是墙体内外部稳定的重要体现。通过采用有限元数值方法,分析了不同工程因素对包裹式土工格栅加筋土挡墙面板处工后水平位移的影响,分析结果表明,FEM 计算值和实测值接近,说明了有限元计算分析的适用性;包裹式土工格栅加筋土挡墙面板处的工后水平位移呈由下向上增大趋势;拉筋刚度、长度、竖向间距对水平位移具有明显的影响并应选择适宜数值,以实现加筋士挡墙的良好工程性能;挡墙墙顶处外荷载大小及位置对水平位移具有相应影响,位于加筋区外的外荷载对墙面水平位移影响不明显。

深基坑主被动组合支护结构的协同工作及位移分析

为进一步研究主被动组合支护结构的协同工作机制及其变形规律,以预应力锚杆复合土钉墙为研究对象,采用理论分析与现场实测相结合的研究方法,分析在施工过程中各层土钉的受力及其与预应力锚杆轴力之间的关系,并考虑施工扰动、塑性变形、土钉约束和锚杆预应力约束等影响因素,采用改进的增量法逐层计算施工过程中墙体的水平位移。研究结果表明,土钉因被动受力,其轴力偏小,对水平位移影响较弱;预应力锚杆设置的位置不同,对水平位移的影响也不同,越靠近两端影响越大;预应力锚杆对水平位移的影响可以叠加,从优化设计角度考虑,预应力锚杆宜优先设置在影响大的位置。

计算复合土钉支护变形的增量方法

根据复合土钉支护位移产生的原理提出了一种计算复合土钉支护位移的方法。为表述复合土钉支护增量应力释放引起增量位移的变形原理,文中引入了一种释放力。该力作用在土钉面层上,引起了土钉支护的变形。假定土钉支护的增量位移由三部分组成:即释放力引起的开挖面变形、当前开挖面变形对上层开挖面和下层开挖面的附加位移。通过简单的理论推导,文中得出一计算复合土钉支护位移的公式。同时计算了两个成层土层中的复合土钉支护位移,计算结果与实测数据比较吻合。

土钉墙变形规律及其相关性的实测研究

根据基坑坡顶水平位移与沉降的实测数据,讨论了土钉墙坡顶水平位移和沉降以及水平位移与沉降之比的规律,并利用统计方法对其相关性进行了分析,根据实际施工工况与实测数据对比,指出影响土钉墙变形的关键因素及控制土钉墙变形的有效措施。实测数据分析结果表明:基坑坡顶变形的空间效应明显;采用放坡或坡顶卸载可以有效地控制土钉墙的变形;在基坑上部设置预应力锚杆对基坑变形控制具有明显的效果;基坑坡顶的沉降随其水平位移呈非线性增加,沉降与水平位移比与其水平位移基本呈线性增加;土钉基坑发生破坏时的坡顶水平位移的警戒值为0.8%～1.0%H。

深基坑土钉支护现场测试分析研究

土钉支护技术在我国深基坑开挖和支护中己得到了广泛的应用,但对其工作机理和计算方法的研究尚不完善。以一个基坑土钉支护工程为实例,对基坑水平位移、土钉拉力进行现场测试,得出了土钉水平位移和拉力的分布规律:(1)基坑最大位移发生在基坑顶部;(2)沿基坑深度范围受力最大的土钉在中部;(3)单根土钉最大拉力作用点在其长度的中部,沿基坑深度方向土钉最大拉力作用点的连线形成的曲线是潜在最危险滑动面的位置。

复合土钉支护面层设计分析方法研究

面层是复合土钉支护系统中重要的组成部分,且承受边坡水土压力、土钉拉力等荷载是施工中面层设计的必要环节。为了对面层进行合理设计,利用弹性地基梁理论建立了面层的无限长弹性地基梁计算模型,对土钉与水泥土搅拌桩联合支护型式中的面层进行了受力分析。为了简化计算,研究提出了机动位移分析方法来计算竖直方向面层的内力,推导出了面层在不同受力情况下的内力计算公式,并通过实例对面层进行了强度验算和设计。结果表明:在一定条件下,竖直方向面层的内力是设计的主要控制因素,横截面的水泥土抗拉强度可用来控制截面强度;用机动位移分析方法和根据外力情况计算得出的外力矩比较接近,证明将机动位移分析方法用于面层的内力分析中是可行的。

面板对加筋土挡墙影响的离心模型试验研究

加筋土挡墙因其特有的景观性能、协调变形性能而日益受到设计者青睐。面板作为加筋土挡墙的组成部分,对墙体的承载能力影响显著。针对现有设计规范无法考虑面板形式对结构自身力学变形特性的影响,设计并开展了整体式与分块式面板的离心模型试验。数据测试分析显示:整体式面板加载期的位移小于分块式面板位移;由于分块式面板位移较大,所以其水平土压力小于整体式面板土压力;加筋土挡墙面板底部存在应力集中现象;分块式面板筋-土界面的摩擦系数发挥值大于整体式面板数值,但两者均小于设计规范建议值;由于模型筋材长度较长并且连接件的存在,导致原型设计较为保守。

考虑施工过程的土钉支护坑壁水平位移计算

结合土钉支护边开挖边支护的特点,建立了以开挖影响面及其上土钉力增量为主要研究对象的施工阶段土钉支护分析模型,给出了施工过程中土钉支护坑壁水平位移的计算方法。采用本文计算方法,计算了Clouterre项目1号墙建造过程中的坑壁水平位移,与量测值符合良好;此外,对基坑几何形状、土体性质和土钉布设情况对坑壁水平位移的影响进行了分析,结果表明符合土钉支护坑壁水平位移的变化规律。

基坑土钉支护设计的简单算法研究

土钉支护技术在深基坑开挖和支护中已得到了广泛的应用,但对其工作机制和计算方法的研究尚不完善。目前数值模拟算法较多,但其本构模型准确地选择及相关参数的确定需要进行大量的三轴试验或真三轴试验。基于此,提出3个假设,建立简单的计算模型,并对土钉的工作机制深入研究,得到土钉拉力的"二半支抛物线"分布规律,推导出土钉支护设计的解析算法相关公式。以徐州彭城地下广场深基坑土钉支护工程为例,进行土钉拉力现场测试,对基坑水平位移、沉降进行观测,所测数据验证了文中公式的可靠性,为类似基坑工程的设计和施工提供参考。

土钉墙开挖性状的有限元分析

土钉墙是粉砂土、黏性土等地区基坑开挖围护的主要形式之一。采用ABAQUS有限元软件建立土钉—面层—土体的相互作用模型,土体应用Mohr-Coulomb本构模型,土体与土钉间的接触性质为摩擦小滑移,在此基础上,得到了土体深层水平位移、面层位移、面层土压力和土钉轴力的分布形式和基本规律。计算结果表明:深层土体水平位移的最大值发生在墙顶靠下或者墙顶的位置;坑底水平位移从坡脚向坑中逐渐变小,在基坑开挖深度范围内,减小的速率较大,以后趋于某一稳定值;土钉轴力两头较小,中间较大,作用在面层上的作用力值远小于土钉轴力,该力与作用在面层上的作用力之和等于土钉轴力;土钉墙的面层土压力随着深度的增加,先增加到最大值后,再逐渐减小,每开挖一步面层土压力就会增加,且最大值向下移动。

土钉墙面层位移和内力的计算分析

面层对于土钉墙的稳定以及通过土钉把土压力传递到稳定的土体中去具有非常重要的意义。土钉墙面层承受一定比例的水土压力已是不争的事实,然而,在目前的土钉墙设计中往往把面层按照构造进行配筋而不作计算,因此设计中没有体现到面层应有的作用。对土钉墙面层的受力情况进行了简化分析,把面层看作是文克尔地基上的有限长梁,将土钉作为作用在面层上的集中力系,得到了土钉墙面层位移和内力的解析解。计算结果表明,面层位移的最大值不在坡顶,而是在坡顶靠下的位置,其位置随着基坑开挖深度的增加而下移,呈现出中间大两头小的变化规律,与实测结果较为相近;位移的大小对土体的内摩擦角和黏聚力较为敏感,因此在基坑开挖过程中应做好降水工作,以防止水渗透到土体中,降低土体的物理力学性质指标。解析解也揭示了土钉墙面层内的弯矩和土压力的分布特征:面层内的弯矩随着基坑深度的增加而增加,但靠坡顶增加平缓,而在坑底稍上弯矩曲线斜率增大,同时达到最大值,且呈现出中间大两边小的现象,而靠近坑底的位置渐渐演变成为负弯矩,其原因是坑底被动区面层上作用有较大的被动土压力;而面层内的土压力分布性状与位移具有相似的分布规律和性状特征。以严谨的弹性力学理论为基础提供了研究土钉墙的实用方法,得到的结论为土钉墙的设计提供参考,并加深对土钉墙支护结构的理解和认识。

钉距和微预应力对复合土钉墙性能影响的有限元分析

以某深基坑土钉+水泥土搅拌桩复合土钉墙基坑开挖与支护的施工过程为研究对象,运用大型非线性有限元软件ADINA,在考虑基坑的整体空间作用的情况下建立了其整体三维有限元模型,分析了不同的土钉水平间距和微预应力对开挖面水平位移、坑后地面沉降、坑底隆起以及土钉轴力的影响,得出了一些有价值的结论,供设计和施工人员参考.

杆系有限元法求解复合土钉支护结构的位移

复合土钉支护位移计算尚未有成熟的分析方法。本文采用杆系有限单元法 ,结合支护土钉滞后的施工动态分析 ,来求解施工超前桩墙的复合土钉支护结构的水平位移。坑外侧主动土压力 ,由于受到密集土钉作用和坡角的影响 ,考虑折减计算。本分析方法简便 ,易于计算机编程。通过工程实例计算和分析 ,结果表明水平位移计算值与实测值较为接近。

模拟季节冻土层影响的冻土墙模型试验

在季节冻土环境中使用人工冻结法时,由于季节冻土层与人工冻土共同存在,在前者影响下人工冻土墙的水平位移和制冷能量消耗与无季节冻土层时有显著不同。在改装的试验台上,通过使用水平冻结管形成季节冻土,用竖向冻结管形成冻土墙,施加水平荷载,模拟了6种季节冻土层温度条件下冻土墙的形成与开挖过程,以研究季节冻土层对冻土墙耗能、受力和变形性能的影响。结果显示,与无季节冻土层的情况相比,季节冻土层温度为-12℃时可减小冻土墙水平位移达8.79mm,约占墙体总位移的52%,耗能量可减小40.4%。试验结果证明季节冻土层对冻土墙的影响不容忽视,在工程中应充分考虑季节冻土层的节能效应和变形约束能力。