应用案例 · 第 11 页
岩土工程软件应用案例、建模方法与工程分析实践，按发布时间由近到远浏览，第 11 页。
土工结构安全系数定义及相应计算方法讨论
以地基承载力、土坡稳定等常见土工结构问题为例，讨论土工结构安全系数的两种不同定义，一是极限 荷载与容许荷载之比，一是已有强度参数与保持稳定所需强度参数之比。分析表明，前一定义仅对某些结构适用， 而后一定义原则上可用于各种结构，具体选用要看结构及其所处环境的情况。当两种定义均适用时，允许安全系 数的取值可有较大差别，具体设计时应予注意。此外，还对两种安全系数的计算方法进行了讨论，包括滑移线法、 极限平衡法、极限分析法等传统方法以及近年来应用日趋广泛的弹塑性有限元法、有限元极限分析法等，对各类 方法的优缺点及应用时需注意的问题给出自己的看法。
阅读详情土压平衡盾构渗流场解析解及喷涌判别研究
考虑土压平衡盾构土舱的二维渗流效应，用解析方法分析了土压平衡盾构的喷涌问题。将土舱渗流场划分成两个区 域，利用分离变量法并结合区域间连续条件得到土舱水头显式级数解，将螺旋输送机内流场视为一维渗流，通过土舱与螺旋 输送机交界面水流量及水头连续条件得到盾构的渗流场解析解。分别将土舱和螺旋输送机渗流场解析解与数值软件计算结果 和试验结果进行对比，结果吻合较好，验证了解的正确性。分析盾构及土层参数对螺旋输送机排土口水流量及水压力的影响， 分析结果表明：在螺旋输送机排土口内外水压力差为 0 的情况下，螺旋输送机内水流量及水压力与刀盘面中心水头近似线性 关系；增加螺旋输送机长度和倾角、减小螺旋输送机的直径有利于防止喷涌。基于已有的喷涌研究成果，给出了典型盾构喷 涌判别图。通过对盾构喷涌实例进行判别，并与盾构一维解析解的喷涌判别结果进行对比，证明基于本解析解的喷涌判别更 为准确。
阅读详情相邻基坑有限宽度土条主动土压力的计算
同步开挖的相邻基坑间有限宽度土条不同于以往的邻近既有建筑基坑的有限土条，其破坏方向未知，破坏形式多样， 土条两侧的主动土压力计算不能沿用以往的研究成果来扩展应用。借鉴筒仓受力原理应用于相邻基坑间的土条分析计算，通 过力学平衡分析和微分方程求解，得出基坑开挖中两侧均为支护结构的有限宽度土条（砂土和黏性土）的主动土压力计算公 式，该公式输入参数少、假设条件少，使用方便。对比朗肯主动土压力计算公式和有限元数值模拟计算结果，该计算公式与 有限元模拟计算结果基本一致，在相同深度处计算的土压力远小于朗肯土压力。
阅读详情土岩复合地层中深基坑开挖 对邻近管线变形影响分析
为探究土岩复合地层中深基坑开挖对邻近管线变形的影响规律，开展了土岩复合地层中深基坑开 挖的现场监测和数值模拟研究． 以南京地铁一号线北延工程二桥公园站车站基坑为工程依托，基于现场 实测数据进行了管线沉降变形分析，并使用 ＰＬＡＸＩＳ ３Ｄ 有限元分析软件进行数值模拟，揭示了管线与基 坑间距、管线埋深等因素对管线变形的影响规律，并定量分析了各种因素的影响程度． 结果表明：管线的 不均匀变形主要发生在基坑端角部 ２０％ 开挖长度范围内；与单一土层相比，在上土下岩的土岩复合地层 中进行基坑开挖对邻近管线沉降变形影响相对较小；管线竖向位移和水平位移与管线埋深、管线与基坑间 距成负相关，与基坑开挖深度成正相关；相对而言管线与基坑的间距对管线变形影响最大，管线埋深次之， 基坑开挖深度影响相对较小．
阅读详情土岩深基坑桩−撑−锚组合支护体系变形特性
以青岛地区特有的土岩组合地质条件为背景，通过 Plaxis 有限元模拟和现场监测相结合的方法，探讨土岩 组合深基坑中围护桩、钢支撑与锚索组合支护体系的协同作用及基坑变形规律。通过不同支护形式的对比分析得 到围护桩桩身水平位移、基坑周边地表沉降分布规律；从开挖步、钢支撑预应力及锚索预应力的变化分析得到围 护桩桩身水平位移、弯矩及剪力的分布规律。研究结果表明：基坑变形和周边地表沉降模拟结果与实测值结果吻 合较好，基坑的变形主要发生在基坑上部软弱土层，采用桩–撑–锚组合支护体系在青岛地区具有很好的实用性。 研究成果可为类似土岩结合地区深基坑支护设计提供参考。
阅读详情斜直交替基坑支护桩现场实测及机理研究
斜直交替基坑支护结构是利用冠梁将交替布置的竖直悬臂桩与倾斜桩连接到一起形成的无支撑支护体系。已 有工程实测表明，斜直交替支护具有较好的抗倾覆和变形控制能力，然而目前还缺乏从桩身受力角度对斜直交替支护 受力机理进行系统研究。结合天津市某基坑工程进行斜直交替支护桩现场监测，首次对支护斜桩的桩身受力进行测试 和分析，在此基础上利用 PLAXIS 有限元软件进行数值建模，对斜桩轴力发挥机理以及斜桩倾斜角度、斜直桩排布形 式对支护性能的影响展开研究。结果表明，斜直交替支护比单排倾斜桩和双排桩支护桩的桩身轴力更大，斜桩对直桩 存在着斜撑效应，且斜撑效应对支护结构变形的控制效果明显，斜撑效应的发挥主要来源于斜桩与被动区土体相对位 移产生桩侧摩阻力；同时发现增大斜桩倾斜角度有利于增强斜桩的斜撑效应，使得支护桩侧移减小，但同时支护桩的 桩身最大正弯矩会增加；此外，在用桩量相同的情况下，不同斜直桩组合及布置形式对支护变形影响较小，采用一斜 两直的布置形式，能够在降低施工难度的同时减少直桩的受力。
阅读详情新型桩–土–撑组合支护体系工程应用研究
以上海某基坑工程为背景，应用 Plaxis 2D 有限元软件、采用土体硬化本构模型（HS）对新型桩–土–撑组合支 护体系进行计算分析，得到了该组合支护体系在基坑开挖时的变形规律。计算值通过与现场实测值对比分析发现：Plaxis2D 能够较好地预测新型桩–土–撑组合支护体系实际基坑开挖的围护结构变形；钢管斜撑的存在改变了传统双排桩的变 形规律，能够有效减小围护桩顶位移；基坑变形满足基坑安全和变形要求；该基坑支护体系无内支撑，不仅方便基坑 开挖，而且不会因为临时支撑的施工和拆除产生大量建筑垃圾，安全经济、绿色环保，可以为软土地区的深大基坑工 程提供参考。
阅读详情悬臂挡墙–微型桩加固填土边坡地震响应 特征研究
悬臂挡墙是一种适用于地震地区的支挡结构，应用广泛，墙后填料一般具有一定的坡度角，其抗震设计仍 面临如何确定地震土压力大小及其作用点、变形及破坏模式等诸多问题。另外，微型桩具有较好的抗震性能，其 在浅层滑坡治理加固等领域得到了广泛的应用，针对其在横向动荷载作用下的受力特征、荷载与变形累积等方面 的研究还相对较少。为此开展了悬臂挡墙支护的微型桩加固边坡地震响应特性的离心振动台模型试验研究，同时 对典型工况进行了数值模拟。主要从 3 个方面对微型桩–悬臂挡墙支护边坡的地震响应特征进行了分析讨论：(1) 边 坡的地震加速度响应及其坡顶沉降变形；(2) 微型桩地震响应与弯矩分布；(3) 悬臂挡墙动土压力大小及作用点、 弯矩大小及惯性弯矩的影响、地震位移变形模式、残余弯矩累积发展趋势。对输入输出加速度的传递函数分析表 明，边坡土体对输入地震波中接近其自振频率的频率分量具有显著的放大效应；微型桩结构上部设置刚性连接梁 能明显改善其受力性能，微型桩的柔韧性与延性等使其在地震荷载作用下可以耗散更多能量；悬臂挡墙上的惯性 弯矩超过动弯矩的 22%以上，不容忽视，当挡土墙后部填土坡度角较大且同时坡顶上部有荷载时，得到的动土压 力系数 ΔKae显著大于挡土墙后部填料为水平且无附加荷载的情况，试验数据表明多级地震后悬臂挡墙与微型桩的 残余弯矩显著增加，这在其抗震设计中需引起重视。
阅读详情移动荷载作用下土岩组合基坑吊脚桩变形分析
以青岛地区特有的土岩组合地质条件为背景，采用现场监测和 Plaxis 有限元模拟相结合的方法，研究了土岩基坑中 吊脚桩在龙门吊移动荷载作用下的变形规律及动力响应。结果表明：桩身变形模拟结果与实测值吻合较好，基坑的变形主要 发生在基坑上部软弱土层，吊脚桩嵌岩处产生应力集中；在龙门吊移动荷载作用下，桩顶水平位移较大，但其动力响应最小， 而嵌岩处水平位移较小，但其动力响应最大；嵌岩处、桩身最大正弯矩处及最大负弯矩处的土压力动力响应较大，且移动荷 载刚经过时刻影响最大。研究成果可为类似土岩结合地区深基坑支护设计提供参考。
阅读详情预留土基坑支护性状的有限元分析
应用小应变硬化土本构模型对郑州典型粉土地层中的预留土支护基坑的支护性状进行有限元分析，探讨预留 土形状参数——顶部宽度、底部宽度等对基坑支护体系变形以及支护桩墙最大弯矩等的影响规律。借助强度折减有限 元技术对各工况下支护体系的稳定性进行分析，通过分析强度折减安全系数，支护体系整体失稳与预留土局部失稳的 先后关系等，揭示预留土形状参数对基坑支护性状影响的内在原因。并基于有限元计算结果对其它文献中的论断进行 研判，分析其正确性和适用范围。分析结论对今后预留土支护基坑的设计以及优化设计颇具指导意义。
阅读详情预应力作用下深基坑 桩锚支护结构整体稳定性分析研究
深基坑桩锚支护结构中诸多研究是基于预应力锚杆或基坑稳定性的，对锚杆预应力与基坑稳定性之间的 相互影响、相互作用的系统研究并不多见。以此出发，分析桩锚支护结构受力性能，引入附加应力法，将施加于 锚杆上的预应力等效为土体中的附加应力，建立考虑预应力作用的深基坑桩锚支护结构整体稳定性计算模型，推 导计算公式。并应用于工程实例，与不同方法相对比，结果表明：该文方法能较好地反映出预应力的变化对基坑 整体稳定性安全系数的影响，可实时掌握不同施工阶段中基坑安全性的动态变化情况，同时也说明该方法是合理 的、可行的。
阅读详情在役高速公路软基不均匀沉降病害注浆处治技术
针对江苏沿海高速公路路桥过渡段在运营过程中出现的不均匀沉降问题，提出了侧向辐射注 浆加固处治技术． 依托连盐高速公路 K20 + 084 ～ K20 + 144 路段注浆加固工程，研究了侧向辐射注 浆法的施工工艺、监测与检验方法以及注浆设计参数，建立了在役高速公路软基注浆加固数值分析 模型，开展了既有路堤下软基注浆加固效果及变形特性的分析，并通过现场实测变形资料验证了分 析方法的合理性． 结果表明，注浆加固后既有路堤的工后沉降量减少了 90 mm，地基土体的最大侧 移量减少了 17． 2 mm，其不均匀沉降病害得到有效控制． 在实际工程中，应根据路堤填土高度及其 工程地质条件，选择合理的注浆率和注浆深度等施工参数，以便获得最佳的加固效果
阅读详情止水帷幕的挡土作用对深基坑变形的影响
基坑围护结构主要起挡土和止水的作用。现行计算方式大多认为挡土结构承担水土压力，止水帷幕防止地下 水渗入坑内，一般不考虑止水帷幕的挡土作用。实际应用上水土压力首先传递给帷幕，再间接传递给灌注桩。如果把 二者作为一个整体的围护结构，帷幕的存在增加了整体的刚度和重量，进而起到增加整体稳定性的作用。理论和实践 表明，帷幕具有一定的挡土作用。分别研究了搅拌桩深度、排数、弹性模量取值以及搅拌桩与灌注桩之间的距离对基 坑变形的影响。帷幕深度从基坑开挖深度增加到灌注桩深度的过程中，基坑侧向位移减小量明显，帷幕深度继续增加 时，基坑侧向位移会继续减小，但减小量不明显。帷幕排数的增加使得基坑侧向变形明显减小，特别是从两排增加到 三排时，侧向变形减小量很大。
阅读详情桩端后压浆灌注桩长期承载性能试验研究
为研究后压浆灌注桩的长期工作性能，以银川北京路延伸及滨河黄河大桥为工程背景开展试桩静载试验，通过对比 不同时间后压浆桩承载力的实测结果，并结合数值模拟结果进行对比分析，研究了后压浆灌注桩的长期承载性能及桩基阻 力随时间的变化规律。结果表明: 桩端后压浆形成的水泥土加固体，其强度随时间的推移而增长，使桩端阻力进一步增强， 桩端后压浆存在时间效应; 桩端后压浆导致浆液上返而在靠近桩端的桩侧处形成浆土混合物，使桩侧摩阻力随时间推移不 断增强，占极限承载力的比例逐渐增大; 与未压浆桩相比，在相同荷载作用下，桩端后压浆桩基的沉降随时间增长而减小并 趋于稳定。
阅读详情组合根系加固坡土的直剪试验及数值模拟
随着生态护坡技术的不断发展，植被根系固土护坡的作用越来越受到重视。护坡植物根系大多主根与侧根相 辅相成，因此针对单根的剪切试验往往不能正确反映真实环境中根系固土的作用机制。为揭示真实根系固土的力学机 制，量化根系倾角对坡土的强度影响，开展了侧根倾角分别为 30°，45°，60°的组合根系加固坡土的大型直剪试验 及数值模拟。结果表明：组合根系能明显提高土体抗剪强度，试验用的根系增加的抗剪强度最大为 6.36 kPa；外部剪切 荷载主要由前侧根承担，组合根系对土体抗剪强度的贡献依次为前侧根、主根、后侧根；随侧根倾角的增加，前侧根 受到的轴向拉力增加，前侧根产生的拉伸变形增大，前侧根附近塑性区分布范围增大，表明前侧根能调动周围更大范 围的土体抵抗剪切，根系固土效果增强。
阅读详情桩基施工对邻近既有地铁隧道影响的数值分析
采用数值分析方法，建立桩−隧相互作用的三维有限元模型，通过改变桩−隧相对位置、隧道埋深、水平净 距、桩基半径和考虑群桩因素，研究静压桩基施工对软土地区既有地铁隧道的影响。研究结果表明：桩基侧面施 工引起的隧道变形较大，且随着桩身与隧道水平净距增大，变形在传递过程中不断衰减；浅埋隧道受扰动影响较 为敏感，产生变形较大；桩基半径增大也会加剧隧道结构的变形；桩基邻近既有地铁隧道施工的影响区可划分为 强影响区、一般影响区和弱影响区；群桩中的已存在桩对挤土效应具有阻挡效应。
阅读详情复合成层地层浅埋隧道开挖地表沉降规律分析
为探究本构模型对浅埋隧道开挖诱发地表沉降规律的影响，考虑摩擦性与临界状态土体本构模型，对复 合成层地层浅埋隧道开挖诱发的地表沉降槽进行了分析. 首先，基于 PlAXIS 3D 有限元平台建立砂-黏复合地层 浅埋隧道数值模型，材料模型选用 3 类本构模型（莫尔库伦（MC）、修正剑桥（MCC）、硬化小应变（HSS））及其组 合模型；其次，利用参数等值转换关系，深入探讨了本构模型的选取对隧道开挖地表沉降槽宽度与深度的影响；最 后，结合经验公式计算并对比分析，研究基于 3 类本构模型及其组合模型的沉降槽数值模拟与经验计算结果存在 差异的原因. 结果表明：上、下地层均采用 HSS 模型时，最大沉降量及沉降槽宽度与经验公式的计算结果吻合度 较高，最大沉降量相差不超过 7.3 mm；上、下地层均采用 MC 模型时，出现地表隆起的不合理现象；下卧地层采 用 MCC 模型、上伏地层分别采用 MC 模型和 HSS 模型，即采用 MC -MCC 模型和 HSS -MCC 模型时，其数值预 测的最大沉降量高于经验公式计算值，达 24.8 mm，而沉降槽形状相对于经验公式预测结果“窄而陡”；在针对 HSS 模型的参数敏感性分析中发现，若卸载再加载模量与初始剪切模量变化值为 5%，将导致地表最大沉降量分 别改变 1.5% 和 1.0%.
阅读详情复杂软土地区深基坑内支撑与锚索共同作用初探
针对填海软土地区深基坑采用的排桩加上部内支撑、下部预应力锚索复合支护结构进行了分析，基坑上部刚 度较大的内支撑的存在有效减小了基坑的变形、优化了围护结构的受力，下部预应力锚索可以为桩基提供施工所需空 间、减小支撑与地下室施工的相互影响。通过现场监测情况分析及数值模拟初步探索了内支撑与锚索的共同作用，体 现了上撑下锚复合支护结构在软土地区的施工便利性及造价优越性，可为类似工程提供参考。
阅读详情