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基于截尾概率分布的基坑突涌模糊可靠度分析

地下空间与工程学报 2019年第1期15卷 294-302,318页

作者：李明吴波福建工程学院土木工程学院福州350118 广西大学土木建筑工程学院南宁530004

岩土工程可靠度分析中,计算参数具有随机性,稳定性评价具有模糊性。传统的Monte Carlo模拟方法计算可靠度时,往往假定参数概率分布在正负无穷之间分布,与真实情况不符,而且其计算效率也往往较低。规范推荐的基坑突涌验算公式,计算结果... 详细信息

岩土工程可靠度分析中,计算参数具有随机性,稳定性评价具有模糊性。传统的Monte Carlo模拟方法计算可靠度时,往往假定参数概率分布在正负无穷之间分布,与真实情况不符,而且其计算效率也往往较低。规范推荐的基坑突涌验算公式,计算结果往往偏于保守。引入截尾概率分布的确定方法,对参数概率分布进行截尾处理;提出拉丁超立方抽样与最大熵原理结合来确定结构响应概率分布的方法,并将其与模糊可靠度原理结合,构建了基于抽样模拟的模糊可靠度计算模型;推荐了考虑土体抗剪强度的突涌验算公式。将所提方法应用于某深基坑工程突涌分析中,其结果表明,基于截尾分布的抽样可以有效避免参数抽样值为负数的情况,所提计算模型效率明显优于传统的Monte Carlo模拟方法,模糊可靠度的计算结果比经典可靠度更符合工程实际情况。

关键词： Monte Carlo模拟方法拉丁超立方抽样最大熵原理模糊可靠度基坑突涌

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承压水引发基坑突涌塑性破坏抑制因素分析

地下空间与工程学报 2009年第A2期5卷 1594-1599页

作者：丁春林朱恺叶丹同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海200092

针对软土地区坑底下伏有硬土的弱透水层与承压含水层的基坑,基于承压水引发基坑突涌塑性破坏的三维弹塑性有限元模型,分析了坑底弱透水层厚度、土粘聚力和摩擦角等抑制因素对基坑突涌塑性破坏的影响。计算结果表明:坑底弱透水厚度和土... 详细信息

针对软土地区坑底下伏有硬土的弱透水层与承压含水层的基坑,基于承压水引发基坑突涌塑性破坏的三维弹塑性有限元模型,分析了坑底弱透水层厚度、土粘聚力和摩擦角等抑制因素对基坑突涌塑性破坏的影响。计算结果表明:坑底弱透水厚度和土粘聚力与坑底土突涌塑性破坏成非线性反比关系,坑底弱透水层越厚或土粘聚力越大,坑底土突涌塑性破坏的可能性或破坏程度越小,而土摩擦角对坑底土突涌塑性破坏影响不大。最后,提出一些对含承压水基坑设计施工有参考价值的建议。

关键词：承压水弱透水层基坑突涌塑性破坏抑制因素

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基于BP神经网络的基坑突涌分析

工程勘察 2001年第2期29卷 22-25页

作者：张云梁勇然南京大学江苏南京210093 常州市规划设计院江苏常州213003

在对基坑突涌机理进行深入分析的基础上 ,建立了基坑突涌的神经网络模型 ,结合实例对神经网络进行了训练和检验 ,结果表明将后传播神经网络运用于基坑突涌的分析和预测是合理、可靠的。

关键词：基坑突涌后传播神经网络承压水

考虑基坑突涌稳定的管廊地基处理优化设计研究

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考虑基坑突涌稳定的管廊地基处理优化设计研究

作者：王怡迪济南大学

学位级别：硕士

随着城市地下空间的大力发展,综合管廊广泛应用于交通、市政等各类型工程中,其作为我国十三五规划中的重要基础设施投资项目,以每年近2000km的建设速度飞速发展,2020年末预计可达10000km的超大规模,我国将成为名副其实的综合管廊大国。... 详细信息

随着城市地下空间的大力发展,综合管廊广泛应用于交通、市政等各类型工程中,其作为我国十三五规划中的重要基础设施投资项目,以每年近2000km的建设速度飞速发展,2020年末预计可达10000km的超大规模,我国将成为名副其实的综合管廊大国。然而,在综合管廊建设欣欣向荣的背景下,管廊地基设计不合理引起的管廊基坑突涌破坏、结构开裂和渗漏水、周边环境破坏等现象频发,而目前孤立的地基设计往往针对管廊地基承载力要求或沉降控制,鲜有研究涉及管廊基坑开挖阶段,继而管廊工程全过程的安全难以实现。本文依托济南市东站片区的某管廊工程,该工程在基坑开挖阶段多次发生突涌破坏,分析其破坏事故,在压力平衡法的基础上考虑多个积极因素的影响,提出更契合实际的抗突涌稳定判定方法;并将管廊基坑突涌稳定和其地基承载力要求综合考虑,提出考虑基坑突涌稳定的管廊地基设计方法。依据此法进行该工程的地基优化设计,建立三维有限元数值模型以分析验证,研究管廊施工过程中管廊结构、地层的受力规律及管廊地基设计参数。本文主要研究内容和成果如下:(1)依托济南市某管廊基坑,在经典的压力平衡法的基础上对隔水层土体的抗剪强度、坑底加固的影响进行研究,建立考虑上述积极因素的抗突涌稳定判定方法,得出临界加固厚度的确定公式,并结合现场情况进行基坑突涌的变形形态、事故原因、措施分析。(2)结合多个工程实例总结分析管廊地基沉降风险、变形特性及加固措施,在此基础上针对管廊工程进行其地基设计目标、方法的研究。(3)以管廊工程全过程的安全和经济为目标,以地基沉降值和工程造价为控制指标,将管廊基坑开挖期的突涌稳定和施工、运营期的地基承载力要求综合考虑,提出考虑基坑突涌稳定的管廊地基设计方法,并采用该法进行济南市某管廊地基的优化设计。(4)基于有限元数值模拟方法,对济南市某管廊工程进行了施工模拟分析,其中包括:(1)验证优化方案,结果证明该方案不仅成功规避管廊基坑开挖阶段发生的突涌破坏,实现“全过程”的安全,也大大降低工程造价;(2)研究承压水地层管廊工程施工中各阶段的结构、地基及地表的变形规律;(3)讨论不同垫层厚度、加固范围对管廊工程的影响,以确定合理的地基加固参数。

关键词：综合管廊基坑突涌地基处理优化设计

承压水地层基坑突涌破坏机理及安全底板厚度研究

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承压水地层基坑突涌破坏机理及安全底板厚度研究

作者：宣兆腾山东建筑大学

学位级别：硕士

近年来,随着城市建设快速发展,在沿海城市及一些承压水地层分布广泛的城市中,各类深基坑工程也日益增多。在承压水地层中,上覆不透水层的土体重力小于承压水压力时,就会出现基坑底部涌水涌沙等现象。因此,合理确定承压水地层安全底板厚... 详细信息

近年来,随着城市建设快速发展,在沿海城市及一些承压水地层分布广泛的城市中,各类深基坑工程也日益增多。在承压水地层中,上覆不透水层的土体重力小于承压水压力时,就会出现基坑底部涌水涌沙等现象。因此,合理确定承压水地层安全底板厚度与进行基坑突涌破坏机理研究具有十分重要的现实意义。本文以某典型基坑工程为依托,基于FLAC 3D有限差分软件,在考虑不同支护结构底部至承压水地层距离、承压水压力、粘聚力、内摩擦角四类影响因素下,设计出20组对比方案,开展承压水地层基坑稳定性对比研究。并基于极限分析理论及虚功率原理,构造出二维及三维承压水地层基坑突涌破坏模型,推导出非线性M-C破坏准则下基坑底板临界安全隔水层厚度计算公式,探讨不同力学因素对临界安全隔水层厚度的影响规律。具体研究内容如下:(1)基于FLAC 3D有限差分软件,对不同支护结构底部至承压水地层距离、承压水压力、粘聚力、内摩擦角四类影响因素下基坑稳定性进行研究,揭示了承压水地层基坑底板突涌破坏机理。结果显示,基坑底部塑性区呈现“梯形”分布,与二维及三维设想基坑突涌破坏计算模型一致,且基坑底部塑性贯通区面积与承压水压力呈现正相关关系,与土体内摩擦角、粘聚力、支护结构底部至承压水地层厚度呈现负相关关系。承压水地层中基坑底板中间位置为隆起位移最大的区域,从中间位置向两侧隆起位移逐渐减小。(2)针对二维条形基坑,基于极限分析理论与和线性M-C破坏准则,得出基坑底板临界安全隔水层厚度计算公式,并与模拟数值结果及其他文献结果进行对比验证,结论表明本文计算结果介于其他研究结果之间。同时基于非线性M-C破坏准则,揭示了不同基坑尺寸、不同承压水压力、不同粘聚力和不同土层重度、不同土体剪胀系数以及非线性系数对基坑底板临界安全隔水层厚度影响规律。结果显示,随着基坑尺寸、承压水压力增加,基坑底板临界安全隔水层所需厚度逐渐增加;随着基坑坑底及周围土层粘聚力、重度、剪胀系数以及非线性系数的增加,基坑底板临界安全隔水层所需厚度逐渐降低。(3)针对三维圆形基坑,基于线性M-C破坏准则及非线性M-C破坏准则,分别得出了基坑底板临界安全隔水层厚度计算公式,揭示了不同基坑尺寸、不同承压水压力、不同粘聚力和不同土层重度、不同剪胀系数对基坑底板临界安全隔水层厚度影响规律。随着基坑尺寸、承压水压力增加,基坑底板临界安全隔水层所需厚度逐渐增加;随着基坑坑底及周围土层粘聚力、重度、剪胀系数的增加,基坑底板临界安全隔水层所需厚度逐渐降低。为承压水地层基坑安全底板厚度预测提供一些理论参考。

关键词：承压水地层基坑突涌基坑临界安全底板厚度极限分析理论

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软土地区深基坑突涌灾害控制研究

软土地区深基坑突涌灾害控制研究

作者：朱锋南华大学

学位级别：硕士

高水位承压水一直是基坑开挖过程中一大难题,若处理不当,就会导致严重的工程事故,基坑工程中的基底突涌事故大多源于承压水处理不当。依托于长江北岸跨江隧道深基坑工程工作井基坑突涌事故,基于地下水渗流基本理论,借助地下水渗流模拟软... 详细信息

高水位承压水一直是基坑开挖过程中一大难题,若处理不当,就会导致严重的工程事故,基坑工程中的基底突涌事故大多源于承压水处理不当。依托于长江北岸跨江隧道深基坑工程工作井基坑突涌事故,基于地下水渗流基本理论,借助地下水渗流模拟软件Visual MODFLOW对目标基坑进行二维渗流模拟,从坑外减压降水角度出发,分析研究承压水引起突涌事故的治理。利用ABAQUS数值模拟软件,应用流-固耦合分析方法,模拟研究基坑开挖与降水对基坑变形的影响。通过对比研究监测数据及数值模拟分析数据获得以下结论:(1)对于落底式止水帷幕深基坑,当坑内深层承压水发生基坑突涌时,采取坑外减压降水措施,效果明显;(2)采用混合井结构比常规降水井结构效果好,降水效率高;滤管尺寸取承压含水层厚度2/3时,降水效果更佳;(3)在一般情况下,坑外地表沉降值受基坑土体开挖影响较大,并随基坑开挖深度增加而增大。坑外减压降水后,地表沉降值产生突变,突变量约为正常施工条件下2倍,随减压降水量而变;(4)围护结构水平位移随基坑开挖逐渐增大,水平位移的最大值发生在基坑开挖面附近;(5)内支撑轴力随基坑开挖施工的进行逐渐增加,下层支撑的安装会减小上层支撑承受的轴力。坑外减压降水后,各层支撑所承受轴力有显著的减小;(6)基底土体竖向变形随基坑开挖施工的进行呈隆起变形,并随开挖深度增加隆起量增大。坑外减压降水后,基底隆起量显著减小。

关键词：高水位承压水软土深基坑基坑突涌井结构优化流-固耦合