地下隧道深基坑仰坡开挖与支护数值模拟及安全性分析

为了降低地下隧道深基坑施工风险，避免基坑仰坡开挖过程中造成坍塌事故，以重庆九号线从岩寺站的隧道掘进机始发洞口深基坑工程为背景，对基坑南侧仰坡的分级分层开挖进行数值模拟，分析在不同支护方式下仰坡开挖产生的围岩变形规律与特征，并结合现场实时监测数据对深基坑开挖过程进行安全性分析。结果表明，深基坑仰坡实测水平位移与数值模拟结果变化规律基本一致，计算模型反映了基坑因开挖而引起的水平变形，数值模拟结果合理。深基坑仰坡水平位移随开挖深度增大而增大，最大值位置从二级坡中点附近逐渐下移到一级坡中点附近；采用喷锚支护的支护方式，相比单纯锚杆支护与未支护下的基坑开挖，支护效果更加显著，最大水平位移有明显减小，表明该深基坑采用的开挖与支护方案是安全有效的。     

北京地铁义和庄站基坑支护结构及变形监测

结合北京地铁义和庄站深基坑支护变形监测方案,并通过大量实测数据对基坑的水平变形、钢支撑和锚索拉力变化规律进行了研究;并比较排桩、内支撑与排桩、锚索两种支护形式的变形差异.监测结果表明:围护结构的变形增量主要发生在基坑深层土体开挖及支撑结构架设前后阶段,在开挖至坑底后变形趋于稳定;支撑内力增加影响因素较多,包括地面堆载及温度影响;围护结构变形与支撑轴力变化具有显著的关联性;桩撑与桩锚支护结构的变形具有一定的差异性.     

临近深基坑的高边坡稳定性动态监测及险情分析

结合工程实例对由基坑与边坡组成的复杂体系的变形特征及支护结构工作特性进行了研究.周边环境复杂的基坑采用桩锚支护结构,局部采用土钉墙;基坑南面侧壁紧邻高边坡,边坡支护结构采用锚喷体系,在基坑开挖过程中监测基坑支护结构顶部水平位移、深层土体位移以及锚索轴力,并重点监测边坡变形和锚索拉力.结果表明,桩锚支护结构能有效控制基坑变形,在基坑开挖过程中锚索轴力呈现波动增加或减小.降雨会导致边坡锚索轴力增加,相邻锚索张拉可导致锚索预应力损失达10%以上.在开挖过程中边坡某些部位多次出现变形过大并导致边坡出现险情.在分析研究结果的基础上提出了抢险及加固方案.     

深基坑开挖变形研究进展

深基坑的设计理念主要以“变形控制”为主,综合前人的研究成果,将深基坑开挖变形研究分为2类：深基坑开挖平面变形研究和三维变形研究。在深基坑开挖平面变形研究的模式下,回顾了地表沉降模式、地表沉降影响范围以及基坑支护变形,并对具有代表性的工程实测数据进行了归纳总结;在深基坑开挖三维变形研究的模式下,对土体本构模型和数值模拟进行了总结分析;介绍了深基坑智能监测发展趋势,对机器学习在深基坑变形预测和稳定性评估方面的不同算法模型的性能进行了分析。通过理论分析、工程实测、数值模拟、智能监测以及机器学习5个方面,对深基坑开挖变形进行了综述。可以看出,深基坑变形研究需要多方法并举、多领域贯通、多学科相互配合,旨在构建智能一体化云监测分析预警平台,保障深基坑工程的施工安全,为今后智慧工地和智能建造的发展提供可靠的支持。     

砂卵石深基坑支护嵌入比安全优化研究

为指导砂卵石地层深基坑支护结构的经济化设计和安全施工,以洛阳地铁为例,基于多个安全评价指标,提出深基坑支护结构嵌入深度(嵌入比)的优化方法.考虑到砂卵石地层的特殊性质,深基坑建设需满足一定的变形和安全系数要求,因此分析地表沉降、支护结构稳定性、地层抗隆起安全性和防地下水管涌安全性,并基于限定位移和安全系数对支护嵌入比的...     

多元回归模型在基坑坡顶水平位移分析的应用

运用拓扑康GTS-332N全站仪建立坐标系统,对大连软件园基坑北侧JKA段进行了桩顶水平位移监测。将影响该基坑坡顶水平位移的主要因素确定为基坑使用时间、开挖深度作为自变量对桩顶水平位移进行了多元回归分析,得出了多元回归方程,通过回归方程的F检验和回归系数t检验表明基坑使用时间和开挖深度对桩顶水平位移的影响是显著的。回归预测方程与实测结果对比表明残差在-0. 45～0. 48之间,具有很好的拟合性,为深基坑桩锚支护安全施工提供了可靠的理论基础。     

基坑围护结构的内力和变形的预测方法研究

为了利用土体水平抗力系数的比例系数m来有效预测基坑围护结构的内力和变形,依据弹性地基梁原理,利用大型数学软件MATLAB编制了计算程序,对基坑围护结构的内力和变形进行预测,并依托某深基坑工程围护结构的实测内力和变形数据对预测的内力和位移进行了验证。结果表明,根据弹性地基梁原理预测的基坑围护结构内力和变形随基坑开挖的变化与实测结果吻合较好。     

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。     

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。     

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。     

双排桩支护结构的应用研究

深基坑双排桩支护是近几年发展起来的一种新型的支护结构,与其它支护结构体系相比较,双排桩支护形式具有良好的侧向刚度,可有效限制支护结构的侧向变形,在工程中已得到广泛的应用。本文分析了双排桩支护结构内力及变形的影响因素,阐述了在深基坑支护中所体现的优良性能,提出了控制基坑变形的方法。并且针对双排桩支护结构在某高铁线基坑工程中的实际应用,说明双排桩的支护设计方法和施工方便、不用设置横向支点、挡土结构受力条件好、保持基坑稳定、施工安全的优点,并取得了良好的经济效应。     

大变形隧道长短锚杆支护机理及设计应用

以常用锚杆支护理论为依托,根据锚杆的受力特点,分析了大变形隧道长短锚杆各自的支护机理,提出了其参数的设计方法,并通过算例计算和数值模拟验证的方式对其合理性进行了验证.结果表明,大变形隧道长短锚杆组合支护中,短锚杆加固浅部围岩形成承载拱结构,长锚杆将浅部承载拱结构稳定到深部围岩,两者联合支护有效地控制了隧道的大变形,支护方式有救,参数设计方法合理,保证了隧道的支护效果,对隧道支护设计具有重要的工程参考意义.     

综掘巷道超前支护装备双组支撑支护特性实验研究

为提高综掘巷道的掘进效率、改善支护工艺,设计一种用于综掘巷道迎头顶板支护的迈步式超前支护装备。通过对装备工作原理的分析,建立其三维模型。为检验装备的支护效果,设计了支护特性实验方案,构建实验平台,基于实验平台进行了双组支撑状态下的支护实验。实验结果表明:顶板上离固支边越远处动态位移变形量越大,接触力波动也越大; 在双组支撑状态下,顶板变形量最大达到9 mm,接触力最大幅值达到5.84 kN,位置均为顶板纵向中线位置处,在被支护后,该位置最迟趋于稳定; 在双组支撑状态下,顶板变形及接触力经历2~3 s波动后都将趋于平稳; 超前支护装备对顶板的稳定性能起到良好的控制作用,能提高顶板的安全性,为后续产品研发及工业实验提供依据。     

基于Hoek Brown强度准则深埋隧道掌子面稳定性分析*

为了研究孔隙水压力作用下深埋隧道掌子面的稳定性,构建了深埋盾构隧道的二维刚性有限平动多块体的破坏模式,并引入了Hoek Brown强度准则。利用极限分析得到掌子面前方土体的内部耗散能和外力做的功,利用Hoek Brown强度准则推导得到极限支护力的目标函数,通过MATLAB数值软件的规划求解得到支护力的解,和既有文献中的成果对比,2种方法得到解的最大误差为6.7%,验证了Hoek Brown强度准则的有效性。对各个岩体参数下深埋隧道掌子面极限支护力的变化规律进行分析,结果表明:深埋隧道掌子面前方的极限支护力随着扰动因子D和孔隙水压力系数ru的增大而增大,随着地质强度指标GSI和参数mi的增大而减小;破坏范围随着参数mi和孔隙水压力系数ru的增大而减小,而随着地质强度指标GSI和扰动因子D的增大而增大。研究结果可为岩质地层中深埋盾构隧道掌子面支护力的设计提供理论依据。     

基于模糊BP神经网络的深基坑支护方案优选

介绍了深基坑支护方案优选模型的建立过程及其实例分析。基于深基坑支护方案优选影响因素的模糊性和因素之间的关联性,笔者将模糊优选理论与神经网络理论相结合,在详细分析深基坑支护方案优选影响因素的基础上,建立了4层深基坑支护方案模糊BP优选神经网络模型,提出了模型参数和方案优选反馈计算的方法。应用该方法对北京市某广场大厦的基坑支护方案进行了分析,实例结果表明,采用该方法所进行的深基坑支护方案优选,获得令人满意的效果,是一种值得推广的方法。     

诱导式防冲支护装置的屈曲吸能特性研究

基于薄壁管件屈曲吸能原理,设计了具有特殊形状的诱导式防冲支护装置,应用于一种新式巷道吸能防冲液压支架中,旨在当突发围岩冲击时,通过装置自身及时的变形让位过程,应对支架遭受的冲击破坏作用并快速吸收其携带的冲击能,从而支架结构受到保护,围岩稳定性与巷道的整体性得到保障。防冲支护装置的承载力与吸能量通过吸能理论分析与计算获得;利用ABAQUS大型分析软件模拟两种防冲支护装置结构形式的变形吸能过程,在轴向加载的条件下进行单节支护装置准静态压缩试验。结果表明:单节防冲支护装置支护力大,比吸能高,吸能量大,总体吸能效果好。防冲支护装置吸能特性研究,为解决当下冲击地压发生时巷道支护安全问题提供了新方法。     

地铁深基坑变形规律及影响因素数值模拟研究

依托黄土地区某城市地铁车站深基坑工程为背景,建立有限元模型,对深基坑施工过程进行有限元分析,对不同工序下深基坑围护结构的变形规律进行研究;以土层粘聚力、钢支撑位置及桩入土深度为影响因素,分别进行模拟分析.研究表明:有限元模拟方法能有效反映基坑维护结构位移变形规律,黄土粘聚力、钢支撑施作位置及围护桩入土深度的变化对基坑围护结构及周围地表位移有一定影响,设计中的钢支撑位置是最优的设置位置.     

沿空留巷直接顶稳定性突变分析及其控制

保持直接顶稳定,降低其突变所引起的危害是沿空留巷顶板控制的关键。基于沿空留巷直接顶力学模型,采用能量平衡分析法,建立直接顶突变的燕尾突变模型。结合某工程实例,阐述沿空留巷直接顶稳定性突变机理,分析巷帮煤体支撑力、巷内支护阻力、充填体支撑力对直接顶稳定性突变的影响。实践表明,增加工作面超前加固范围,巷内支护采用高预应力强力锚杆与锚索等主动支护,巷旁采用膏体充填,能够提高充填体早期强度,延缓直接顶稳定性突变的发生和减轻突变发生的烈度。     

基于基本顶断裂位置分析剩余煤柱稳定性

为简化支承应力表达式及全面分析煤柱稳定性,基于基本顶断裂位置建立工作面剩余煤柱载荷力学模型,将指数函数型支承应力曲线简化为与其拟合的幂函数抛物线,推导出剩余煤柱载荷及极限宽度B表达式。计算得出312工作面基本顶断裂位置与非开采帮塑性区边缘距离d为8.6～11.5 m,B为8.06～8.85 m。研究结果表明：随着d增加,煤柱载荷及B均逐渐增大;B随煤层黏聚力与内摩擦角的增加而减小,随煤层埋深、应力集中系数、侧压力系数、煤层厚度及工作面采高的增加而增大。研究结果有助于更加全面地分析煤柱稳定性,为工程实践提供一定理论指导。