基于Madis-GTS NX的深基坑支护分析与三维数值模拟应用

以昆明国际汇都二期基坑工程为实例，从分析周边环境受深基坑开挖影响的各因素入手，采用理论分析、现场监测与数值模拟相结合的方法，应用Midas/GTS软件对此工程建立三维基坑模型，完成基坑分布开挖施工过程模拟，并进行数值模拟分析。将深基坑与周边土体、邻近建筑物看作一个系统，进一步研究周边地表及邻近建筑物在各影响因素下的变形规律。最后将模型中的支护结构变形值与实际检测结果进行分析对比，结果表明Midas建立的模型具有可靠性，得出基坑在开挖的过程中对邻近建筑物地表沉降产生一定影响，为施工设计与检测提供了可靠的依据，所得出的数据也为后续类似工程案例提供了数据支持。     

流固耦合作用下邻近建筑的基坑开挖稳定性分析

为有效评价渗流作用下邻近建筑的基坑安全稳定性,以鼎洲医药仓库基坑工程为例,建立了考虑流固耦合的三维有限元模型,分析其周边土体沉降、建筑基础沉降及基坑支护的变形与受力特性,并对比流固耦合与非流固耦合计算结果的差异。结果表明:1)考虑流固耦合模型的稳定性低于非流固耦合模型的;2)基础的位置和形状对其自身沉降的影响很大,基坑降水对其也有一定影响,基坑开挖的环境评价中应予以充分考虑;3)计算结果与实测数据的规律相符,能够很好地反映基坑及其周边建筑的实际变形特性。     

并行基坑施工对邻近桥梁影响及保护措施

以高铁清河火车站配套人行通道和公交通道并行基坑侧穿G7高速清河桥为例,研究并行基坑开挖对邻近桥梁的影响及保护措施。首先,考虑并行基坑开挖的空间效应,建立有限元数值模型,分析基坑开挖对邻近桥梁桩基础的叠加影响。计算结果表明：由于并行基坑开挖对桥梁桩基础扰动的叠加效应,导致桥梁墩柱的绝对沉降、差异沉降和倾斜等指标均超过控制值;结合数值模拟结果和类似工程经验,提出对邻近桥梁采用钻孔灌注桩作为隔离桩的保护措施,根据并行基坑施工对邻近桥梁不同部位的影响差异,给出隔离桩的平面布置。邻近桥梁墩柱变形实测表明隔离桩能有效约束基坑开挖的叠加效应,保证G7高速清河桥的安全运行。     

窄长类匝道基坑开挖变形监测数据统计分析*

为研究窄长类基坑开挖过程中基坑变形性状和基坑开挖对近邻的扰动,以上海市某匝道基坑开挖工程为案例,采用统计方法对该基坑围护结构、邻近地表、周边建筑变形监测数据进行分析。结果表明:相较于民建宽大类基坑,窄长类基坑开挖对于围护结构侧向位移、墙后地表沉降、邻近既有建筑倾斜大小的影响更小,而在围护结构最大侧向位移出现的位置上,二者差别不大;对于窄长类基坑,由于其窄边尺寸效应,窄边处所对应的围护结构变形以及地表沉降,相较于长边均呈现出较为明显的减小;在工程实例中,由于基坑宽度更窄,因此其空间效应更为明显。     

龙门吊移动荷载对地铁车站深基坑变形的影响

青岛地铁苗岭路站是在土岩组合地层下开挖的狭长型换乘车站,深基坑两侧既有建筑物众多且临近基坑,施工中采用龙门吊运输材料。为探究龙门吊移动荷载作用下基坑围护结构和土体的空间变形规律,建立三维有限元数值模型,对比分析了加载前后基坑围护桩侧移变形和坑外地表沉降,并探讨了起吊物与边跨的距离对基坑变形的影响。结果表明:龙门吊移动荷载作用下基坑产生明显的动态响应;围护桩桩体侧移变形比竖向变形响应明显且沿深度有所不同,嵌岩点处侧移响应最明显,土岩交界面处响应最小;受基坑阴角效应的影响,动载作用下角隅处土体沉降变形保持不变,坑外土体最大变形位置由距坑边2 m处转移至基坑边;起吊物的移动在基坑边产生明显的变形动态响应区域,随着起吊物远离边跨,桩周土体的沉降量逐渐减小,动态响应区域向远离坑角方向增大;加强冠梁连接、适当增大阴角处桩间距或减少锚杆施作可以保证基坑的稳定性,经济有效。     

在建车站下穿既有车站开挖过程仿真及监测对比分析

为研究在建车站基坑施工对既有车站的影响特性,以昆明市地铁4号线某车站下穿同站已运营地铁1号线为工程背景。采用ANSYS软件构建车站基坑数值分析模型,对车站基坑密贴下穿开挖过程进行模拟,分析既有车站结构变形规律,并基于实测数据对模型进行验证分析,绘出施工过程与车站结构位移变化对应特征曲线,同时利用模拟结果预测基坑施工过程中可能发生最大变形的位置,以此指导后续施工。结果表明:主体结构各项位移及轨道高差都满足规范要求;临近地铁隧道的深基坑开挖会引起隧道不同程度的位移,变形规律与开挖工况及距基坑远近密切相关;轨道几何部位最大水平位移-2 mm,轨道间距2 mm,变形所受影响较车站主体及道床影响大。     

软土地区大直径盾构对邻近桩基础建筑物影响研究

隧道开挖对邻近既有建筑物桩基乃至整个建筑物的稳定与安全带来不同程度的影响。以京津城际延伸线穿越桩基础建筑物金元宝海鲜宫为背景,采用MIDAS/GTS有限差分软件,对软土地区大直径盾构下穿桩基础建筑物进行了模拟,研究结果表明:盾构隧道施工会引发邻近建筑物产生沉降及倾斜变形;建筑物桩基变形与建筑物变形规律基本吻合,随着桩基位置与隧道侧向间距增大而减小;盾构隧道施工导致建筑物框架的梁柱产生了附加的弯矩和轴力,位于建筑物角部的梁柱节点会出现应力集中。     

深基坑施工邻近建筑物风险评估研究

针对深基坑施工过程中邻近建筑物面临的安全问题，提出基于云模型理论的基坑邻近建筑物的安全风险感知模型。根据风险等级划分产生影响因素的基本云模型，结合监测数据的隶属度，实现定性概念与定量数值的转换，进而有效地融合地层条件、现场监测数据与专家判断信息。同时，基于工程经验与现场施工情况，建立由8个影响因子构成的邻近建筑物风险安全评价指标。应用云模型理论的基坑邻近建筑物的安全风险感知模型分析评估广州轨道交通十号线某深基坑附近的2栋邻近建筑物。评估结果显示，2栋建筑物均处于安全状态，与工程的实际情况一致。评估结果为深基坑施工邻近建筑物的安全提供了管理决策依据。     

基坑开挖引起下卧隧道竖向变形的Hermite谱分析方法

针对基坑开挖引起下卧隧道的竖向变形问题,通过引入Hermite函数,建立基坑开挖所引起土体附加应力及下卧隧道竖向变形的Hermite谱分析方法。基于Mindlin解答与Pasternak地基上的Euler-Bernoulli梁理论,建立了基坑开挖所引起土体附加应力的计算表达式与下卧隧道竖向变形的控制方程,并采用有限项Hermite级数展开,将下卧隧道竖向变形控制方程转化为线性代数系统进行求解,获得其竖向变形解答;在此基础上,结合工程案例,验证所建立解答的收敛性与可靠性,并探讨隧道埋深、隧道与基坑水平距离及基坑平面尺寸对下卧隧道竖向变形特性的影响。结果表明：随着隧道埋深及隧道与基坑水平距离的增加,基坑开挖对下卧隧道竖向变形的影响逐渐降低,下卧隧道的竖向位移逐渐变小;基坑开挖水平尺寸的增大会使下卧隧道竖向变形增大,且平行隧道方向的尺寸变化,影响更为明显。研究成果为分析基坑开挖所引起的下卧隧道竖向变形特性提供了一种新的计算方法。     

基于理想点法的邻近基坑高层建筑安全性评价

为更加准确地评价紧邻基坑高层建筑物的安全状况,综合考虑了建筑物稳定性、基坑与建筑之间土体扰动程度和建筑物地基抗扰动能力三方面因素,采用相关系数法选取14个评价指标,构建建筑物安全评价模型。并通过变异系数法和AHP确定各评价指标融合权重,最后采用理想点法对某紧邻基坑的高层建筑物进行安全评价。结果表明,该模型可以有效判断邻近深基坑高层建筑物的安全等级,其评判结果与工程实际相符     

共同管沟深基坑现场变形监测与数值模拟分析

为了分析共同管沟深基坑边坡的变形规律及其对邻近建筑物的影响作用,以三星深基坑工程为例,采用数值模拟分析并进行现场变形监测验证。结果表明:降水措施对深基坑开挖引起的水平位移作用不大,而对竖向位移作用较大;随着深基坑开挖深度的不断加大,边坡土体的水平位移和竖向位移总体呈现增大的趋势,最大水平位移值表现为从坡脚向坡脚上方移动;原地下水位线以上所开挖边坡的最大竖向位移都发生在坡脚处,采用降水措施后,原地下水位线以下所开挖边坡的最大竖向位移出现在原地下水位附近。现场变形监测与数值模拟计算结果吻合度较高,说明土体参数的选取合理。研究成果可提升城市共同管沟深基坑建设安全设计及施工水平、降低工程风险损失。     

基于修正莫尔库伦的基坑开挖对隧道安全影响研究*

为分析基坑开挖对临近地铁隧道的影响,以某基坑工程为研究背景,结合修正-莫尔库伦本构关系,采用Midas GTS NX构建三维地层结构模型,通过仿真分析基坑开挖前后隧道水平、竖向位移的变化规律及特征点。结果表明:基坑开挖会导致地铁隧道结构产生水平收缩的趋势,隧道最大沉降和隆起点从远离基坑的外侧隧道向靠近基坑的内侧隧道转移;同时,还明确变形的最大位置,得到隧道最大隆起和沉降截面处的变形规律,构建“O”型和“S”型竖向变形模型,研究结果可为基坑开挖条件下的地铁隧道安全分析提供参考,对地铁隧道的保护具有一定意义。     

既有大型公共设施改造下紧邻深基坑开挖变形分析*

为探索深基坑开挖与紧邻大型公共设施改造的相互影响，确保施工安全，基于上海体育馆改造及新建地下体育综合体工程，采用有限元软件Plaxis对紧邻深基坑工程大型公共设施“卸载-加载”改造过程进行模拟，详细分析上海体育馆“卸载-加载”改造与紧邻综合体深基坑开挖同时进行对基坑本体及上海体育馆的安全影响，并在此基础上探讨紧邻深基坑工程大型公共设施改造最优工序。结果表明:在基坑开挖至第2道支撑时进行加载改造为最不利工况，且围护结构侧向位移将超过规范允许值，在施工中应严格避免；最优工序为完成第1道支撑后进行卸载改造，完成第2道支撑后进行加载改造。     

基于SEM-MC的地铁车站深基坑施工危险性测度研究*

为提高地铁车站深基坑施工危险性测度的准确性,考虑多风险因素耦合作用和危险性测度主观性对传统风险评测结果的影响,提出基于结构方程（SEM）与蒙特卡洛模拟（MC）相结合的地铁车站深基坑施工危险性测度方法。首先,从基坑支护、基坑开挖、降水排水以及周边环境4个维度建立危险性测度指标体系,利用SEM确定指标权重,并确定关键因素;然后,根据指标的数据分布特征,利用MC法模拟出潜变量值并与风险损失程度、指标权重相结合得出危险度;最后,将该危险性测度方法运用于南昌地铁双港站。研究结果表明:该地铁车站深基坑风险等级为4级,基坑开挖为该地铁车站深基坑施工主要风险影响因素,其直接影响因素为开挖技术参数设置。项目实施结果表明该方法对地铁车站深基坑施工危险性评测适用可信。     

地铁车站深基坑开挖变形及数值模拟分析*

为研究土岩复合地层地铁车站深基坑变形时空效应特征与规律，以南宁地铁某车站基坑为研究背景，在不同施工工况下对车站基坑进行有限元数值模拟，并结合实测数据进行对比。结果表明:数值计算值与现场实测值差距较小，2种变形规律接近一致，有限元计算结果合理。围护结构水平位移随施工进行逐渐增大，呈现鼓肚形状，水平位移由桩顶移动到桩身，最大位移稳定在桩身0.5~0.75H处；围护结构受力集中在第2道和第3道内支撑位置；基坑地表沉降中，长边方向的沉降比短边方向沉降明显，空间效应显著；在地铁车站深基坑中，基于时空效应机理，考虑施工影响，在施工过程中调整施工工序和参数，对基坑稳定和控制变形具有重要指导意义。     

西安地铁车站深基坑变形规律FLAC模拟研究

开展西安地铁深基坑变形规律理论与监测的研究对指导西北地区深基坑信息化施工具有重要价值。本文以西安地铁2号线某车站深基坑工程为背景,完成了车站深基坑施工监测方案设计,对深基坑施工过程进行了FLAC计算模拟,重点研究了桩体变形、钢支撑轴力、基坑周边地表变形规律。结果表明,复杂环境下城市地铁车站站深基坑明挖施工时,现场监测是信息化安全施工的保证,采用钻孔灌注桩和钢支撑的复合围护方案作为车站深基坑的围护结构是合理的,土方分层开挖方式和钢支撑预应力施加是减少空间效应保证安全施工的重要措施。桩身水平位移特别是桩顶水平位移是围护结构变形特性的直接反映,围护桩变形最大的地方为基坑中部到三分之二基坑深度处。基坑围护结构附近的地面隆起量明显小于基坑中部的隆起量,随着开挖深度增大,隆起量逐渐由基坑中部最大转变为两边大中间小的型式。     

地铁车站深基坑建设对邻近建筑物安全的影响评估

为确保地铁车站深基坑施工期间邻近建筑物的安全性和正常使用的要求,根据既有建筑物基础类型、结构形式、建造时期和使用情况,确定既有建筑物基础的剩余变位能力,基于地铁车站的设计文件及施工方案,采用数值计算方法评判既有建筑物基础在车站深基坑施工期间的变形是否超过剩余变位值,可通过不断调整设计方案及施工方案直至满足其安全性为止,以保证建筑物在地铁车站施工期间建筑物的正常使用。工程实践表明,车站主体结构施工结束后地表沉降及邻近地面建筑物的变形值均在规定范围以内,有效降低了施工期间邻近建筑物面临的倾斜、沉降过大等风险。研究成果能为地铁车站深基坑建设前对邻近建筑物结构安全评估具有重要的指导意义和实用价值,为风险工程在设计及施工阶段进行安全性评估与评价提供有力指导。