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基坑隆起的模型调整

2年前浏览2004

如有转载,请告知原作者~

大家好,我是马路寒~

书接上回~

感兴趣的点这里:基坑工程的数值模拟可以得出哪些技术结论

上回推文中分析了基坑工程数值模拟中,遇到计算结果显示坑周地表隆起时的三个问题:

1)出现这种结果,应该怎么调整模型。

2)这种分析结果,真的就不对吗?

3)这种分析结果,给我们进行基坑支护方案调整,有哪些指导意义

前一篇文章中,只给出了分析过程,并未给出分析结论,于是就有这样的反馈:

就……怎么说呢……感觉大家对基坑开挖时,地表“必须”沉降这个事情执念还是蛮深的。

所以今天我们先不管基坑到底是不是地表“必须”沉降,是否存在隆起的情况。

从分析的角度,来看看怎么满足大家渴望地表沉降的诉求~

该推文只在探究和讨论性质。

本文多图预警!


我是正文分割线


NO.17 基坑工程数值模拟得到地表隆起的分析结果时,如何调整模型?


如果我不管实际项目情况是怎么样的,只想得到一个沉降的结果,俗称“凑结果”,那so easy。但是,如果在分析的过程中,能得到一些有趣的结论,又能更深入的理解同类项目,那就最完美了。(没错,我包袱很重,我就是要站在这块高地上不下来~)↓↓↓

回归正题~

基础模型的分析结果是这样的:


调整模型的话,先要分析,为什么会出现这种结果。如果要出现沉降槽类的地表分析结果,变形情况是这样的,见下图左侧取自《基坑工程手册》:

沉降槽出现,主要是因为围护桩向着基坑内变形,土体向着坑内运动,为地表土体“腾出了位置”。

我们再来分析前一篇推文中的模型:

卸载影响区域主要为下图蓝色圆圈的位置。结果显示为整个支护结构周围整体被抬起来。

在基坑开挖过程中,每次开挖,土都有同时向着坑内水平移动同时随着坑底隆起向上运动的趋势。但坑内开挖较少时,由于围护桩 支撑 围檩形成的整体体系刚度较大,变形的趋势被阻挡,继续向下开挖,围护结构承担的侧向土压力越来越大,越深越大,所以最大位移发生在底部。但该基坑直到开挖到底,水平土压力都没能让围护结构的肚子鼓起来。

所以要得到沉降槽这种结果,固有的地层条件不变的情况下,无非从两个方向下手。1)作用到围护结构上的水平土压力增加到可以使围护结构的肚子鼓起来。2)现有的水平土压力不变的情况下,减弱支护结构的刚度,使其肚子鼓起来。

验证一下。

1)将基坑开挖深度增加,为了方便对比,设置多层开挖:

则坑周的沉降就变形了这样:

围护结构的变形趋势为:


当前围护刚度下,当基坑的开挖深度产生的水平土压力足以让基坑向着坑内发生鼓肚子行为时,地表沉降槽自然就出现了。

2)减小围护桩的桩径(只作讨论内容,不考虑实际施工工艺是否能实现)

基坑深度不变,当我们改变支护体系的刚度(支护强度)时:

  • 当取消钢管撑时,使桩变成悬臂状态时:

  • 当取消钢管撑 变围护桩从800mm直径为650mm时:

  • 当取消钢管撑 变围护桩从650mm直径为500mm时:

此时沉降槽也可以慢慢出来。

这说明在当前地层条件下,当前基坑深度不变的情况下,支护结构的整体刚度,对于该基坑来说是比较强的。也即当前基坑,是“被我过度设计”了。

我觉得这是因为,当基坑的平面尺寸较小的时候,基坑的支护体系作为超静定结构,整体刚度是非常大的。所以坑底隆起的时候,整个支护体系就整体被抬起来了。而当我们依据规范做基坑设计的时候,是取基坑的某一断面进行设计,支护结构的整体刚度就被低估了。

有位工程师朋友说:

个人理解,工程师在进行基坑设计的时候,都是依据规范进行的,所以数值计算时,如果没有得到预期的结果,对待支护结构,一般是不会轻易质疑的,而是会从土层参数、使用的软件的分析功能上找原因。

那实际项目中,会不会存在这样的情况呢?地层条件是确切的,开挖深度也是固定的,支护结构也是按照规范得出的,然而坑周地层确实是隆起的。

前一篇推文(感兴趣的点这里:基坑工程的数值模拟可以得出哪些技术结论)发了之后,引发了交流群中大家热烈的讨论,得益于大家的热烈讨论,我也能从中窥探一些我从未接触过的项目经验。其中一位工程师朋友给出了这样的数据:

当我们关注坑周沉降时,没有沉降就意味着没有风险。这无疑是理想的。但是工程项目常常是在安全性和经济性之间取一个平衡,适度、可控的沉降是可以接受的。

所以,当遇到类似的分析结果时,我想每位工程师都应秉持着一点怀疑精神,一点求真精神,一点精益求精的精神,让每个平凡的项目,也能闪烁智慧的光。

这个ENDING ATTITUDE你们还满意不?

哈哈哈哈哈~~

基坑工程的分析也写了好几期啦~感兴趣的点:

二维基坑桩锚支护分析

防渗墙或止水帷幕之类的“挡水结构”建模分析


以上就是今天的内容啦~

拜了个拜~


来源:工程数值仿真
科普岩土结构基础
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首次发布时间:2022-08-30
最近编辑:2年前
二小姐
硕士 Sleep and Dream
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