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墙顶支撑对开挖前抽水引发基坑变形控制效果研究

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工程地质学报 2024年第2期32卷 678-689页

作者：薛秀丽朱龙曾超峰王硕陈秋南郭志广湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湘潭411201

基坑内抽水可诱发基坑围挡向坑内偏转并进而导致坑外土体随动沉降;在基坑土方开挖前,由于基坑内的支撑体系尚不能被完整架设,仅坑内土体可起到约束围挡变形的作用,此时,坑内抽水引起的围挡偏转十分明显。本文系统研究了围挡顶部支撑对... 详细信息

基坑内抽水可诱发基坑围挡向坑内偏转并进而导致坑外土体随动沉降;在基坑土方开挖前,由于基坑内的支撑体系尚不能被完整架设,仅坑内土体可起到约束围挡变形的作用,此时,坑内抽水引起的围挡偏转十分明显。本文系统研究了围挡顶部支撑对土方开挖前抽水引发基坑变形的控制效果,首先通过抽水试验探究了坑内外强水力连通时墙顶支撑对抽水引发基坑变形的影响,并建立了三维数值计算模型,研究了若干典型参数(如,坑内降水深度等)对围挡顶部支撑控制基坑变形效果的影响。研究发现,围挡顶部支撑仅能有效限制浅埋范围内的围挡侧移(本文约埋深11 m范围内),对深埋位置围挡侧移的限制效果十分有限,且随着降水深度的增加,变形控制效果越弱;对于开挖前抽水深度较大的工程,仅采用围挡顶部设置支撑的方法可能无法有效限制围挡侧移的发展;另外,围挡顶部支撑仅能有效限制基坑围挡后方一定范围内(本文约10 m)的地表沉降,且当坑内外有水力联系时,由于坑外水位下降是引起地面沉降的主导因素,围挡顶部支撑并不能明显体现限制坑外最大地面沉降的作用,此时,应结合坑外地下水回灌进行沉降控制。

关键词：开挖前抽水墙顶支撑围护结构侧移土体沉降抽水试验数值模拟

邻近深埋地铁车站水-土阻隔效应及其对基坑抽水致沉的影响

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岩土力学 2024年第9期45卷 2786-2796页

作者：薛秀丽谢伟睿廖欢曾超峰陈宏波徐长节韩磊湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013 中国建筑第八工程局有限公司上海200122

既有地下结构会阻隔地下水渗流(阻水效应)和其周边土体运动(阻土效应),使得该条件下的基坑抽水致沉规律与无邻近地下阻隔时不同。以实际基坑抽水试验为工程依托,以基坑外既有地铁车站结构的水−土阻隔效应为例,通过建立不同车站位置、车... 详细信息

既有地下结构会阻隔地下水渗流(阻水效应)和其周边土体运动(阻土效应),使得该条件下的基坑抽水致沉规律与无邻近地下阻隔时不同。以实际基坑抽水试验为工程依托,以基坑外既有地铁车站结构的水−土阻隔效应为例,通过建立不同车站位置、车站埋深及基坑抽水强度的系列三维数值仿真模型来研究不同水−土阻隔效应条件下的基坑抽水致沉规律。研究表明:当基坑外存在车站结构时,基坑抽水沉陷被加剧或被限制,这取决于阻水和阻土效应孰强孰弱,而车站与基坑间距D的远近将决定阻水和阻土效应的相对强弱,进而决定基坑抽水沉陷是被加剧还是被限制;车站埋深H只会单一影响阻水或阻土效应的发挥强度,不会决定阻水和阻土效应谁起主导作用。工程中应针对基坑外邻近车站的具体位置和埋深考虑其水−土阻隔效应的影响,从而更准确地评估该条件下的抽水致沉规律。

关键词：基坑抽水阻隔效应地下结构基坑变形抽水试验数值模拟

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富水地层坑趾宽度对坑中坑支护结构变形影响研究

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基坑开挖前潜水降水引起的地下连续墙侧移研究

建材技术与应用 2024年第4期 9-14页

作者：黄展军曾超峰周鹏张慧鹏程雪松姚元丁海滨南昌轨道交通集团有限公司江西南昌 330199 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭 411201 华东交通大学江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室江西南昌 330013 天津大学建筑工程学院天津 300072

随着地下空间的不断开发,坑中坑在工程中越来越常见,但目前对坑中坑的研究尚不全面.以南昌艾溪湖隧道坑中坑工程为研究背景,利用Midas GTS/NX有限元软件,研究在富水地层中坑趾宽度对基坑围护结构变形规律的影响.通过将模拟计算结果与实... 详细信息

随着地下空间的不断开发,坑中坑在工程中越来越常见,但目前对坑中坑的研究尚不全面.以南昌艾溪湖隧道坑中坑工程为研究背景,利用Midas GTS/NX有限元软件,研究在富水地层中坑趾宽度对基坑围护结构变形规律的影响.通过将模拟计算结果与实测对比,证明了模型的正确性及考虑渗流条件的必要性.结果表明:增大坑趾宽度能有效减小外坑围护结构水平位移,且最大水平位移所在位置会逐渐上升;坑趾宽度的增加对减小内坑排桩水平位移有显著效果,该工程中坑趾宽度由 2 m增大到 12 m,最大水平位移减小了 76%;随坑趾宽度的增大,地表沉降会逐渐减小.在工程场地条件允许的前提下,应该尽量增大坑趾宽度,以减小内外坑围护结构变形.

关键词：富水地层坑中坑变形 HSS模型

来源：博看期刊评论

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岩土工程学报 2013年第12期35卷 2153-2163页

作者：郑刚曾超峰滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072

在天津地铁3号线某车站基坑工程开展了现场潜水预降水试验与测试,发现基坑开挖前的潜水预降水即可引起可观的地下连续墙向坑内的位移,进而引起坑外地面及建(构)筑物沉降;并对比了预降水前在地下连续墙墙顶设置水平支撑与否及分段降水时... 详细信息

在天津地铁3号线某车站基坑工程开展了现场潜水预降水试验与测试,发现基坑开挖前的潜水预降水即可引起可观的地下连续墙向坑内的位移,进而引起坑外地面及建(构)筑物沉降;并对比了预降水前在地下连续墙墙顶设置水平支撑与否及分段降水时对应的地连墙侧移模式及大小,发现降水前提前在墙顶设置水平支撑能够大幅度减小预降水过程中地连墙墙顶侧移,并使得墙体侧移模式由悬臂型转化为内凸型。对试验依托的实际工程,结合有限元软件ABAQUS建立考虑降水井瞬态降水的三维流固耦合模型,研究了基坑开挖前潜水降水过程地连墙侧移机理。研究表明,基坑开挖前潜水降水导致坑内土体在土体自重和墙体侧压力作用下发生三向固结,从而导致墙体发生侧向位移,同时坑内外墙、土压力发生重分布。基坑提前设置第一道水平支撑再降水、结合信息化施工分层分段降水等均可有效减小基坑开挖前潜水降水引起的变形。

关键词：潜水降水地下连续墙侧移实测有限元分析

大面积基坑开挖前预降水对支护墙变形的影响研究

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岩土工程学报 2017年第6期39卷 1012-1021页

作者：曾超峰郑刚薛秀丽湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201 天津大学建筑工程学院天津300072

首先基于工程实测,研究了大面积宽基坑土方开挖前群井预降水对支护墙变形的影响,实测到基坑开挖前降水引起的最大支护墙侧移达到15 mm,约为该基坑变形报警值的47.6%;并发现对于排桩支护墙,在支护侧布置降水井,可以起到减小坑内降水引起... 详细信息

首先基于工程实测,研究了大面积宽基坑土方开挖前群井预降水对支护墙变形的影响,实测到基坑开挖前降水引起的最大支护墙侧移达到15 mm,约为该基坑变形报警值的47.6%;并发现对于排桩支护墙,在支护侧布置降水井,可以起到减小坑内降水引起支护墙侧移的作用;然后开展了35个常见工况的三维流固耦合有限元数值计算,研究了基坑宽度对支护墙变形的影响规律及其机理。结果表明,宽度较大基坑在同一预降水时间和深度条件下将发生更大幅度支护墙侧移,而在通常的预降水深度(0~20 m)条件下,对于宽度为20~40 m的地铁基坑,降水引起的支护墙最大变形及其增量均对基坑宽度的变化十分敏感,而对于宽度大于40 m的基坑,在同一降水深度条件下,支护墙最大侧移仅有较小的差别。而引起上述规律的机理可用降水过程中基坑中轴两侧土体侧移的叠加效应强弱来解释,基坑宽度越小,降水过程中坑内土体侧移叠加效应越明显,最大支护墙侧移就越小。

关键词：深基坑预降水支护墙变形工程实测有限元计算叠加效应

软土地基渗透性条件对基坑预降水过程中支护墙侧移的影响研究

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岩土力学 2017年第10期38卷 3039-3047页

作者：曾超峰薛秀丽郑刚湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

最新工程案例表明,在基坑开挖前,现场预降水可引起支护墙发生显著初始侧移。依托工程实测资料,建立并验证了数值分析模型,通过一系列参数分析研究了软土地基渗透性条件对基坑开挖前预降水过程中支护墙侧移的影响规律及机制。结果表明,... 详细信息

最新工程案例表明,在基坑开挖前,现场预降水可引起支护墙发生显著初始侧移。依托工程实测资料,建立并验证了数值分析模型,通过一系列参数分析研究了软土地基渗透性条件对基坑开挖前预降水过程中支护墙侧移的影响规律及机制。结果表明,基坑预降水深度范围内土层渗透系数越大,渗透性各向异性越明显;在相同的预降水时间内,被降水土层中将会发生更大程度的孔隙水压力减小;在更强的墙-土界面总压力重分布下,预降水引起的支护墙侧移更大。预降水过程中支护墙侧移沿深度的分布范围与预降水深度底部及其以下土层渗透性有关,若为渗透性较差的深厚弱透水层,则当预降水深度位置不超过0.5倍该弱透水层厚度位置时,支护墙侧移将主要发生在预降水深度范围内;若为渗透性较好的透水层,预降水引起的支护墙侧移深度范围可能达到该层以下的另一弱透水层单元位置处。另外,当预降水深度底端紧邻透水性较好土层时,再增大预降水深度会引起支护墙发生较大增量的侧移,此时,应严防"超降";当预降水深度底面以下为深厚弱透水层时,再增大预降水深度引起的支护墙侧移增量并不明显。

关键词：深基坑预降水支护墙侧移软土地基有限元计算土层渗透性

基坑工程长期地下水回灌控沉应注意的几个问题

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土木工程学报 2019年第A02期52卷 127-131页

作者：曾超峰薛秀丽郑刚湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201 天津大学天津300072

地下水回灌正被广泛用于基坑工程中以减小由于基坑降水而引起的坑外沉降。然而,如果回灌设计及操作过程不合理,该方法恐将无法成功控制环境变形,反而会带来不利的工程环境效应。文章提供了某基坑工程长期地下水回灌案例,通过对基坑施工... 详细信息

地下水回灌正被广泛用于基坑工程中以减小由于基坑降水而引起的坑外沉降。然而,如果回灌设计及操作过程不合理,该方法恐将无法成功控制环境变形,反而会带来不利的工程环境效应。文章提供了某基坑工程长期地下水回灌案例,通过对基坑施工及回灌过程中坑外水位及建筑物沉降的长期观测,得到水位及建筑物沉降随时间的演化规律,阐明降水-回灌作用下建筑物沉降发展的机理。在此基础之上,总结基坑工程长期地下水回灌控沉应注意的几个问题,并提出一系列措施以帮助工程人员更好地利用回灌来进行沉降控制。

关键词：基坑工程地下水回灌工程实测

软土区基坑预降水引起支护墙侧移的典型参数影响研究

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岩土力学 2017年第11期38卷 3295-3303,3318页

基于天津地区透水层和弱透水层交替出现的场地水文地质条件,通过大量数值计算与工程实测对比,结合非线性回归分析,研究了预降水时间t、预降水深度H_d、基坑长宽L,基坑宽度b等参数对基坑预降水过程中支护墙侧移发展的影响规律。随t延长,... 详细信息

基于天津地区透水层和弱透水层交替出现的场地水文地质条件,通过大量数值计算与工程实测对比,结合非线性回归分析,研究了预降水时间t、预降水深度H_d、基坑长宽L,基坑宽度b等参数对基坑预降水过程中支护墙侧移发展的影响规律。随t延长,最大支护墙侧移δ_(hm)呈增长速率不断减小的非线性增长,在预降水刚开始的几天内,支护墙侧移即可占据其预降水过程中稳定侧移的很大比重。其次,H_d对δ_(hm)及支护墙悬臂侧移深度H_c的发展有重要影响,总的来说,δ_(hm)及H_c均随H_d增大而增大,具体地,当H_d达到场区第2透水层前(后),δ_(hm)随H_d的线性增长比例较小(大),当H_d达到场区深厚弱透水层厚度一半之前(后),H_c的增长接近于(明显快于)H_d的增长。另外,对于同一宽度b基坑,当基坑长度L达到一定程度后,预降水引起的基坑长度方向边角效应总是发生在基坑两侧距离坑角某一确定范围之内,在预降水过程中,若支护墙变形需要严格控制时,可通过布置横隔墙,使得相邻横隔墙间距S_(cw)与b之比在4以内,或S_(cw)/H_d在3.7以内,利用基坑边角效应减小预降水引起的最大支护墙侧移。

关键词：软土地基深基坑预降水支护墙侧移有限元计算边角效应

承压含水层局部降压引起土体沉降机理及参数分析

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岩土工程学报 2014年第5期36卷 802-817页

作者：郑刚曾超峰薛秀丽滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学力学系天津300072

在天津地区几个场地开展了承压含水层抽水试验,观测到承压含水层局部降压过程中其上覆土体出现"上小下大"的沉降规律,其下卧土体出现隆起现象。采用考虑降水井瞬态降水的三维流固耦合数值模型的分析进一步表明,承压含水层局部而不是大... 详细信息

在天津地区几个场地开展了承压含水层抽水试验,观测到承压含水层局部降压过程中其上覆土体出现"上小下大"的沉降规律,其下卧土体出现隆起现象。采用考虑降水井瞬态降水的三维流固耦合数值模型的分析进一步表明,承压含水层局部而不是大面积降压过程中其上覆弱透水土层在没有产生明显水位下降时,可产生"土拱效应",土拱区内部土体出现附加拉应力,进而发生张拉变形;而承压含水层下卧土体的隆起则是由于下卧弱透水层中地下水向上渗流产生的渗流力所致。进一步地分析了不同竖向补给条件及不同场地条件的承压含水层长期局部降压过程中土体沉降规律,揭示了不同情况下承压含水层局部降压引起的土体最大沉降位置。不论承压含水层竖向补给条件如何,不论承压含水层短期降压还是长期降压,当上覆弱透水层的渗透系数在其特征范围内变化时,对承压含水层进行局部降压,其上土层中最大沉降位置均出现在有水位降深的土层顶板处。由于分层总和法不能考虑成层土中承压含水层局部降压时其上弱透水土层的空间效应,若基于单井或小范围群井抽水试验反演沉降经验系数,并采用分层总和法分析不同深度土层沉降时,将导致承压水局部降水引起的地表以下土体的沉降被低估。

关键词：承压含水层抽水试验土体沉降有限元分析