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。     

上软下硬地层深基坑结构变形监测及分析*

为探究在上软下硬地层中进行深基坑开挖时围护结构水平位移与内支撑轴力的变化规律,以广州地区某上软下硬地层盾构井深基坑开挖项目为依托,基于现场监测数据进行分析并运用MIDAS/GTS软件开展深基坑开挖全过程的有限元模拟。将围护结构水平位移模拟值与监测值进行对比,验证模型的准确性;改变围护结构嵌固深度、主体结构厚度等工况,研究上述因素对结构水平位移变化产生的影响。研究结果表明:实测围护结构最大水平位移值11.78 mm,位于长边0.7倍基坑深度附近,坑角处位移值最小;改变结构嵌固深度对坑深15 m以下围护结构位移值影响较大,本工程最佳嵌固深度为1.5~3 m;围护结构水平位移会随着结构主体厚度的增加而减小,但最大位移间差值逐渐减小,结构主体厚度设计值宜为0.8~1 m。     

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。     

既有建筑改造前室门宽对人员疏散影响的数值模拟分析

针对某既有办公建筑改造时前室门宽不符合现行设计规范要求的问题,本文基于现行消防设计规范,对人员数量和所需前室门宽进行核算,分析安全疏散风险和改造难点。运用Pathfinder疏散软件建立疏散模型进行数值模拟,得出人员疏散至前室内的所需疏散时间,比较分析不同前室门宽对人员安全疏散的影响。结果表明:前室门宽0.8m时各层人员疏散至前室所需时间比1.2m时显著加大;整楼疏散时楼梯间出现拥挤,与分层独立疏散相比,各层疏散至前室所需时间增长较大;模拟得到的疏散所需时间比依照规范计算得到的时间要大得多。     

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。     

基于CFD的大型储油罐区池火灾数值模拟*

为研究大型储油罐区池火灾温度、热辐射强度、流速、组分等燃烧特性参数在油罐外不同区域的变化规律,以10万m3原油储罐区为研究对象,构建罐区池火灾燃烧数学模型,运用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）技术进行数值模拟研究。结果表明:整个火场温度大致呈锥形分布,火焰温度最高可达1 500 K,纵向来看,底部温度较高,上部温度逐渐降低,径向来看,中心温度较高,周围温度逐渐降低;随着距罐壁以及距罐顶距离的不断增加,热辐射强度均呈现逐渐降低的趋势,最高热辐射强度为132 kW/m2;罐顶上方区域存在火焰卷吸现象,中心位置流速最大,最高可达56 m/s,罐底区域存在火焰贴壁现象;得到燃烧产物（CO和CO2）的体积分数分布,以CO体积分数为0.001作为判断依据,推断出火焰高度为120 m。研究结果可为今后此类火灾事故的防治提供理论支撑。     

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。     

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。     

基坑开挖引起邻侧盾构隧道开裂特性研究*

为探究基坑开挖导致邻侧既有盾构隧道出现开裂破损而带来的不利影响,采用地层-结构法与荷载-结构法相结合的计算方法,同时考虑内置钢筋对混凝土的加强作用,精细化地模拟基坑开挖影响下,非连续盾构管片结构接头处裂缝的扩展过程,揭示其开裂机制。研究结果表明:基坑开挖过程中,管片衬砌“横鸭蛋”变形模式决定了其开裂范围,即左、右拱腰附近为主开裂区;管片的裂损特征为纵向裂缝,初始裂缝由左、右拱腰外弧面逐渐向两侧接头处延展,右拱腰接头处裂缝扩展连接为沿厚度方向的环状裂缝。     

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...     

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。     

基于ZSI岩溶溶洞对基坑开挖的影响

为了研究大连多岩溶区的复杂地质条件对基坑开挖的影响,运用有限差分软件FLAC3D对不同溶洞位置的基坑进行模拟,得到位移变化规律。同时利用单元安全状态评价指标ZSI(Zone State Index)对不同溶洞位置下基坑周围土体进行评价,针对影响较大区域溶洞提出合理的溶洞处理方案。研究结果表明:溶洞对基坑稳定性影响程度由大到小依次是被动区、过渡区、主动区。针对被动区溶洞采取开挖前注浆处理,通过对大连地区深基坑进行数值模拟确定的不同溶洞位置对基坑影响程度具有一定的指导意义,可为岩溶地区深基坑工程的设计与施工提供参考。     

基于粗集理论算法-脊波神经网络的深基坑变形预测与应用

基坑开挖变形具有非线性特性,在脊波神经网络的基础上,采用粗集理论算法优化初始权值和阈值,建立了基于粗集理论算法-脊波神经网络的深基坑变形预测模型,应用该模型对西南地区某市火车站综合交通换乘中心南广场的基坑开挖过程进行了变形预测。结果表明:粗集理论算法能够对脊波神经网络进行优化,提高了脊波神经网络基坑变形预测结果的收敛速度和泛化能力;脊波神经网络能逼近基坑变形的非线性部分,避免了模型误差影响基坑开挖变形预测精度,提高了系统整体抗干扰性能。模型的预测值与实测值之间的误差在5%以内,满足实际工程的要求。     

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...     

基坑放坡开挖对下方既有地铁隧道影响计算及风险预测

为研究基坑放坡开挖对下方既有地铁隧道的影响以及预测隧道结构的风险,通过改进的计算方法得到放坡开挖基坑引起下方既有地铁隧道的竖向和横向附加荷载、位移、相对变形曲率共6个隧道结构安全的物理表现因子;将位移计算结果与前人理论计算结果、实测数据对比验证,并分析各土层物理力学参数对6个因子的敏感性;最后,基于正态分布概率模型对较敏感的土层物理力学参数随机取值,利用蒙特卡罗方法计算6个因子各级风险发生的概率和竖向、横向2类因子综合影响下隧道结构各级风险发生的总概率。研究结果表明:与原来仅限于矩形开挖基坑的计算方法相比,改进后的计算方法适用范围更广、实用性更强;在算例二分析中,隧道竖向位移和相对变形曲率超过控制值的概率分别为12%和68.7%,其余因子均为0,隧道竖向相对变形曲率是隧道结构处于不安全状态的最主要因子;若不采取预防措施,隧道结构将有高达73.27%的概率处于不安全状态,其中有68.7%的概率处于很不安全状态。