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基坑施工降水引起基坑外土体沉降的研究

砖瓦 2024年第2期 51-53页

作者：陈浩山西潞安工程有限公司山西长治046000

为解决透水砂层条件下深基坑降水引发的地基土变形问题,以山西省长治市某深基坑工程为研究对象,运用现场降水试验方法观测了降水规律,计算了土体水文参数,并借助理论计算方法和现场地表沉降实测方法,研究了距离基坑不同距离处地表沉降... 详细信息

为解决透水砂层条件下深基坑降水引发的地基土变形问题,以山西省长治市某深基坑工程为研究对象,运用现场降水试验方法观测了降水规律,计算了土体水文参数,并借助理论计算方法和现场地表沉降实测方法,研究了距离基坑不同距离处地表沉降的变化规律。研究结果表明,基坑外土体沉降的理论值与实测值变化规律大致相同,均在基坑边线附近较小,而随着距离的增加,土体的沉降呈非线性减小并趋于收敛,理论计算的地表沉降曲线与降水漏斗曲线形状大致相同;与地表沉降理论值相比,理论计算在距离基坑边线5m范围内对地表沉降的预测较为可靠,而在9m之后,对地表沉降的预测值偏小,实际地表沉降值明显比理论值大。

关键词：建筑工程深基坑降水土体沉降施工变形透水砂层

类矩形盾构穿越既有隧道引起土体沉降的模型试验研究

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铁道科学与工程学报 2023年第1期20卷 222-232页

作者：魏纲赵得乾麟浙大城市学院土木工程系浙江杭州310015 浙江省城市盾构隧道安全建造与智能养护重点实验室浙江杭州310015 城市基础设施智能化浙江省工程研究中心浙江杭州310015 广州南沙资产经营集团有限公司广东广州511466

类矩形盾构邻近既有隧道施工的土体变形控制是今后隧道工程要面对的难题,但目前该方面的研究较少。通过开展室内缩尺寸模型试验模拟类矩形盾构邻近既有隧道施工,探究了新旧隧道不同间距以及正交、斜交、重叠、夹穿等工况下由于土体损失... 详细信息

类矩形盾构邻近既有隧道施工的土体变形控制是今后隧道工程要面对的难题,但目前该方面的研究较少。通过开展室内缩尺寸模型试验模拟类矩形盾构邻近既有隧道施工,探究了新旧隧道不同间距以及正交、斜交、重叠、夹穿等工况下由于土体损失导致的地表和深层土体纵向变形情况;对Peck公式进行了拓展,将无既有隧道沉降值与既有隧道造成土体二次扰动沉降值叠加得到适用于类矩形盾构穿越既有隧道的地表沉降计算方法。研究结果表明:随着新建隧道的施工,地表沉降逐渐增大,最后趋于稳定;地表沉降与深层土体沉降趋势基本一致,深层土体沉降值大于地表沉降;相比正交、斜交工况,重叠工况对地表沉降影响最大,其最大沉降值比其余2组最大沉降值大1倍;斜交工况与正交工况地表沉降最大值基本相同,但斜交工况沉降槽形状为W形,正交为V形,斜交工况沉降槽宽度大于正交工况,说明对土体的影响范围更大;重叠工况由于隧道自重造成的地表沉降的效果远比遮拦效应大;对比并择优了能够计算类矩形盾构施工造成的沉降槽宽度的方法,理论计算结果与实测数据基本吻合;Peck公式适用于既有隧道造成土体二次扰动的地表沉降计算。

关键词：类矩形盾构既有隧道土体沉降模型试验 Peck公式

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临近端头井盾构开挖引起土体沉降数值分析

现代隧道技术 2022年第1期59卷 124-132页

作者：王凌钟久强朱碧堂广州地铁设计研究院股份有限公司广州510010 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南昌330013 华东交通大学江西省地下空间技术开发工程研究中心南昌330013

文章以南昌地铁2号线雅苑路站施工为例,基于小应变硬化土体(HSS)本构模型,建立从端头井始发的双线盾构隧道掘进模型,分析了基坑开挖与双线盾构掘进共同作用下的土体沉降规律。结果表明:(1)加固盾构始发区土体可有效减弱区域范围内地表沉... 详细信息

文章以南昌地铁2号线雅苑路站施工为例,基于小应变硬化土体(HSS)本构模型,建立从端头井始发的双线盾构隧道掘进模型,分析了基坑开挖与双线盾构掘进共同作用下的土体沉降规律。结果表明:(1)加固盾构始发区土体可有效减弱区域范围内地表沉降,该区域内地表沉降量远小于区间隧道沉降量;(2)在同一埋深条件下,先建隧道地表沉降最大值高于后建隧道地表沉降最大值,地表横向沉降槽呈现非对称W型;(3)基坑开挖与盾构掘进共同作用下引起的地表沉降值,可以由二者单独作用产生的沉降值叠加计算得到。

关键词：土体沉降端头井 HSS模型双线隧道盾构开挖

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土体沉降作用下埋地输气管道应力状态分析

石油化工设备 2023年第6期52卷 1-5页

作者：李洋飞罗阳冯延勇袁贵鑫中国石油工程建设有限公司华北分公司河北任丘062550 中国石油天然气管道工程有限公司天津分公司天津300450

土体沉降会改变埋地输气管道的应力场分布,给管道的安全运行带来较大影响。利用有限元分析软件建立输气管道-土体非线性接触模型,以实际输气管道为例,分析研究输气管道受到土体沉降作用时应力场的变化规律。结果表明,在土体发生沉降过程... 详细信息

土体沉降会改变埋地输气管道的应力场分布,给管道的安全运行带来较大影响。利用有限元分析软件建立输气管道-土体非线性接触模型,以实际输气管道为例,分析研究输气管道受到土体沉降作用时应力场的变化规律。结果表明,在土体发生沉降过程中,输气管道的顶部、中部与底部均产生较明显的应力变化,中心区域管道由于外力作用发生变形;管道顶部与底部均在土体沉降中心位置产生较高的径向力,随后先减小后升高,最后趋于0,远离土体沉降区域的管道各位置均不产生径向应力;管道明显变形处会产生较高的轴向应力,土体沉降引起的管道环向应力不会对管道的安全性产生威胁。

关键词：输气管道土体沉降应力变形有限元分析

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土体沉降对桥梁桩柱偏位的影响试验研究

土体沉降对桥梁桩柱偏位的影响试验研究

作者：黄博重庆交通大学

学位级别：硕士

随着城市建设的不断发展,土地资源逐渐紧缺,在已有桩柱附近进行大面积回填时常发生。回填土存在空间差异性,导致土体发生竖向沉降的同时可能伴随横向位移,极易引起桩柱偏位。因此,本文以一匝道桩柱偏位事故为研究背景,结合缩尺模型离心... 详细信息

随着城市建设的不断发展,土地资源逐渐紧缺,在已有桩柱附近进行大面积回填时常发生。回填土存在空间差异性,导致土体发生竖向沉降的同时可能伴随横向位移,极易引起桩柱偏位。因此,本文以一匝道桩柱偏位事故为研究背景,结合缩尺模型离心试验,利用Abaqus有限元软件分析土体参数(弹性模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角、分层形式、坡度)与桩柱参数(刚度、直径、截面形式)等影响因素对桩柱受力变形特性的影响。研究内容与结论如下:(1)在不同含水率、压实度条件下进行了直剪与压缩试验。结果表明:土体抗剪强度、压缩模量与含水率成反比,与压实度成正比,可以通过改变含水率和压实度来模拟回填土的强度差异。(2)通过两组土工离心模型试验与试验模型数值分析,对结构受力与变形进行分析。数值分析结果与试验结果表明:土体沉降过程中同时产生竖向位移及横向位移,较强的土体向较弱一侧移动,导致桩柱产生横向位移、土体开裂;桩柱横向位移与埋深成反比,与压实度差异成正比;由于土体横向位移大于桩柱横向位移,导致桩土分离;较强侧土体侧压力呈现中间小两头大,较弱侧土体侧压力与桩柱埋深成正比;桩柱应力表现为中间大两头小,拉压应力绝对值不相等。(3)利用有限元软件Abaqus分析土体参数、桩柱参数等影响因素对桩身横向位移的影响。结果表明:横向位移分别与土体弹性模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角、桩柱直径、桩柱刚度成反比;当内摩擦角达到临界值时,继续增大内摩擦角桩柱横向位移减小不再明显;虽然增大桩柱刚度可以减小桩柱横向偏移,但是减小效果不太明显;截面刚度相同时,圆形墩相较于矩形墩、方形墩更有利于降低桩柱横向位移;回填土中存在刚性夹层对桩身横向位移有较大的影响;桩身位移与坡度成正比,坡度越陡,位移越大。

关键词：土体沉降桩柱偏位强度差异土工离心模型试验

道路施工对紧邻架空线路桩基及土体的沉降分析

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武汉大学学报（工学版） 2022年第S1期55卷 267-271页

作者：王闯余亮杨明吴勇房庆杨志浩中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司江苏南京211102

在实际项目中,架空线路的安全距离往往不能满足规范需要。为对相似工程提供参考,并对架空线路安全的评估模式进行补充,本文依托苏州市某道路施工项目,采用理论计算及数值模拟方法计算了道路紧邻架空线路桩基和土体的位移,分析了其变形规... 详细信息

在实际项目中,架空线路的安全距离往往不能满足规范需要。为对相似工程提供参考,并对架空线路安全的评估模式进行补充,本文依托苏州市某道路施工项目,采用理论计算及数值模拟方法计算了道路紧邻架空线路桩基和土体的位移,分析了其变形规律,并提出了控制措施。

关键词：道路施工架空线路桩基沉降土体沉降控制措施

基坑预降水作用下坑外土体沉降及桩基变形特性研究

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基坑预降水作用下坑外土体沉降及桩基变形特性研究

作者：李懿娴华东交通大学

学位级别：硕士

基坑开挖前的预降水会引起周围土体位移,对邻近群桩产生一定的影响,进而破坏周围的环境和建(构)筑物。因此本文结合理论分析和数值模拟等研究方法,围绕预降水引起的坑外水位变化、周围土体沉降及邻近桩基变形展开了一系列的研究。出于... 详细信息

基坑开挖前的预降水会引起周围土体位移,对邻近群桩产生一定的影响,进而破坏周围的环境和建(构)筑物。因此本文结合理论分析和数值模拟等研究方法,围绕预降水引起的坑外水位变化、周围土体沉降及邻近桩基变形展开了一系列的研究。出于对现实的考虑,本文在对预降水引起的土体沉降和桩基竖向位移进行理论推导时,基于不同止水条件下是否考虑隔水作用时的坑外水位情况,考虑了渗流和群桩间遮拦效应的作用;随后基于对现场实测数据的分析,采用MIDAS/GTS NX有限元软件建立了基坑降水开挖的三维流固耦合模型,并利用现场监测数据进行了模型验证,最后针对开挖前的预降水结果进行分析;在此基础上进一步探究了预降水条件下不同降水影响因素和桩基参数引发的变化规律。得到了以下成果和结论:(1)较为系统地提出了基坑降水引起的坑外土体沉降的计算方法,采用两阶段法进一步提出了邻近单桩、群桩竖向位移的计算方法。(2)从降水结果分析发现,当地连墙深入弱透水层时,引起的环境响应较小;越远离基坑水位下降、地表沉降及桩基竖向位移也越小;邻近桩基的存在还会起到隔离桩的作用进一步限制周围土体的位移场,群桩间的遮拦效应也会影响其自身的位移场。(3)由不同施工阶段的结果对比发现,降水引起的坑外地表沉降主要影响范围明显大于仅由开挖引起的主要影响范围;降水开挖耦合工况中,在2He范围内,引起地表沉降的主要因素是坑内卸荷;在2He以外的区域引起地表沉降的主要因素是坑内降水,表明考虑基坑开挖前的预降水引起的土体压缩固结是必不可少的。(4)通过探究不同止水条件的影响,发现止水帷幕增加了地下水的渗流路径,坑内外水位差随之变大,降水的影响减弱,同时也减少了土体的沉降;前后桩的竖向位移随着止水帷幕的设置及深度的增加显著减小,两桩之间的位移差也随之逐渐减小,这表明止水帷幕对群桩之间的不均匀沉降也起到了一定的控制作用。(5)原水位以上土体不受地层中水位下降的影响产生压缩固结,产生的协同沉降使土体沉降最大值并不总是出现在地表;还进一步发现造成悬挂式止水帷幕“凹槽状”沉降趋势的一部分原因是随着距离的增加,受坑外地下水补给的影响,土体沉降影响深度扩大到了原水位以下整个地层,导致该点处土体发生了更大的沉降。(6)通过探究不同预降水深度的影响,发现随着预降深的增大,基坑外的水位下降越大,分布越不均匀;受此影响地表沉降和不均匀沉降也越大,最大沉降值与降深大致呈线性关系;群桩的竖向位移也会随着预降水深度的增大而增大,前后桩位移差逐渐增大;但当预降水深度逐渐靠近弱透水层时,底部土层渗透性不强的原因增长速率都会有所减缓。结合相关性分析可见,坑内不同预降水深度影响下的坑外水位变化、土体沉降及桩基竖向位移之间存在着密切联系且相关性很强,相互之间的变化趋势都大致呈现出正向的线性关系。(7)采用控制变量法进行桩基变形影响因素研究时,发现受遮拦效应影响,基坑预降水导致的单桩竖向位移始终大于群桩竖向位移;桩长及桩径在某一范围内增加均可对群桩的竖向位移起到一定控制作用,同时遮拦效应得以增强,但是桩间距的增加会导致遮拦效应的减弱,影响前后桩的相对位移;此外根据相对敏感性分析法发现,前后两桩竖向位移对于三个影响因素的敏感程度都是:桩长>桩径>桩间距,且除了前桩竖向位移与桩间距的增长同方向变化外,其余都随参数的增大反方向减小。

关键词：基坑预降水渗流遮拦效应水位变化土体沉降桩基竖向位移

冲击荷载下层状饱和无粘性土动孔压发展模式研究

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防灾减灾工程学报 2024年第2期44卷 442-449页

作者：金丹丹施展王炳辉张雷中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 江苏大学土木工程与力学学院江苏镇江212013 江苏科技大学土木工程与建筑学院江苏镇江212100

为揭示饱和无黏性土层在冲击荷载作用下动孔压发展模式及其受土层条件的影响,基于自主研制的冲击荷载加载台装置,开展了不同土层条件层状饱和土冲击试验,对动孔压发展特征及土体沉降等进行了分析。结果表明:冲击荷载作用下,无粘性饱和... 详细信息

为揭示饱和无黏性土层在冲击荷载作用下动孔压发展模式及其受土层条件的影响,基于自主研制的冲击荷载加载台装置,开展了不同土层条件层状饱和土冲击试验,对动孔压发展特征及土体沉降等进行了分析。结果表明:冲击荷载作用下,无粘性饱和土体动孔压发展呈明显两阶段,即瞬态响应和稳态响应阶段,其中稳态响应阶段动孔压发展又经历缓慢下降及快速下降两过程。单层土情形下,饱和砂土在冲击荷载后动孔压发生骤增,随着粒径的增大,动孔压峰值越大,但其消散用时则随粒径的增大而减小;双层土情形下,动孔压稳态响应阶段因上下土层渗透系数变化,在其下层土动孔压下降过程产生明显变化;当含有相对弱透水夹层时,受弱透水层影响,各测点动孔压下降段几乎在同一时刻均出现明显转折平台,使其下降的速率明显变小,且该现象弱透水层以上土体较其下部土体更为显著;含夹层时,试验过程出现明显非均匀分布的“水膜”,最大厚度可达2 cm左右。同时,每次冲击荷载下均伴随明显的土体沉降,随着冲击次数增加,土层沉降变化量逐渐减小。

关键词：冲击荷载饱和层状砂土弱透水夹层动孔压土体沉降

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