This study investigates the disturbance of bridge piles caused by the adjacent deep excavation of a metro station in Guangzhou while considering the existence of underlying karst caverns. Ground treatment was adopted to reduce the effects of the deep excavation on the surrounding environment, including metro jet system (MJS) technology and karst treatment. Considering the presence of karst cavern and an inhomogeneous limestone layer, three-dimensional nonlinear finite element analysis (FEA) was implemented to investigate the excavation-induced effects on the surrounding ground and structures. Coupled pore fluid diffusion and stress analysis were adopted for the excavation simulation, and comparative analyses between the field data and FEA results were used to verify the numerical model. A series of parametric studies were conducted by varying the parameters of the MJS piles and karst cavern filling. This study reveals that: (1) increasing the Young’s modulus of the MJS pile leads to a decrease in ground and wall settlement; (2) the optimal buried depth of MJS piles is the depth that reaches the rock stratum; (3) the optimal MJS pile–wall distance is 0.225H (H denotes excavation depth); (4) increasing the piles diameter leads to a linearly decrease in wall and piles settlement; and (5) varying the Young’s modulus and permeability coefficient of the karst cavern filling has little effect on the surrounding environment. MJS treatment can be used as an effective measure for protecting the surrounding environment from disturbance by deep excavations.
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《岩土力学》2021,(3)
采用悬挂式止水帷幕结合坑内减压降水的墙-井系统可有效减小坑内降水量或坑外水头降深。将基坑按面积相等等效为井壁进水的大直径承压水非完整井,幵令流入井内的水量等于止水帷幕内坑底承压水含水层内的竖直向渗流量,以此建立坑内减压抽水量与坑外承压水头降深的关系式。该理论公式计算结果在止水帷幕插入比大于0.6且基坑半径与承压含水层厚度之比小于2.0时与有限元计算结果比较接近。因未考虑渗流方向变化时的水头损失,数值计算结果和工程案例实测数据均表明理论公式计算结果偏大。利用参数分析研究承压含水层渗透系数各向异性、基坑平面面积、止水帷幕插入长度等因素对减压降水的影响规律。坑内减压抽水量或坑外水头降深与墙-井系统三维渗流场有关,渗流场越接近竖向渗流,坑外水头降深越小,水位接近初始状态。相比数值分析,理论公式简便直观,可用于减压降水的初步分析。 相似文献
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等厚度水泥土搅拌墙技术即TRD工法,近年来在深基坑工程中得到了广泛应用。以上海国际金融中心基坑工程开展的0.7 m厚、8 m宽、56.7 m深TRD成墙试验为背景,采用有限元方法,并基于土体小应变本构模型对其成墙过程进行了模拟,得到了土体侧向位移和地表沉降曲线,并与实测数据进行了对比。结果表明,距离墙体5 m处两者的土体侧向位移曲线基本一致,而距离墙体1.4 m处的土体侧向位移在深度大于20 m后的计算结果较实测值偏小;地表沉降在靠近墙体处最大,随着距墙体的距离增大而逐渐减小。最后分析了成墙深度对地表沉降和土体侧向变形的影响,结果表明,深度越深,引起的土体侧向变形和地表沉降也越大。通过不同成墙深度引起的地表沉降归一化曲线可看出,TRD成墙引起的最大地表沉降约为0.05%H（H为成墙深度）,沉降影响区域约为1.8H。 相似文献
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承压水降压引起的地面沉降由含水层、弱透水层和潜水层的变形组成。当承压层降压时间短、弱透水层固结变形较小时,可以假设弱透水层为严格的隔水层。采用层状弹性体系理论,基于位移协调条件分别建立了单井抽水以及第三类基坑工程降水（隔水帷幕插入降水含水层）引起的土层变形分析模型,与数值模拟和现场抽水试验结果的对比,验证了文中方法的正确性。研究结果表明,上覆土层弹性参数变化对地表变形的影响可以忽略;抽水井附近的土层变形呈现“上小下大”特点,一定距离以外含水层与地面沉降大致相等,根据承压含水层降深要求,可估算出基坑外的水位降深。 相似文献
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由于地下水突涌风险,地下空间在施工作业中有必要通过抽水试验确定承压含水层的水文地质参数。依据勘察报告的初步评价,基坑开挖15.5m时,场地内第⑦1层承压含水层有可能产生突涌,为确保工程安全施工,需开挖前进行承压含水层抽水试验,取得场地承压含水层水文地质参数及降水引起的沉降特征,为地下空间设计和施工提供可靠依据。本次布设抽水井、观测井、分层沉降标组、孔隙水压力观测孔及地面沉降观测点,依据抽水试验技术要求获取渗透系数、抽水影响半径等相关水文地质参数。最后,针对工程场地内承压水情况及特点进行分析,提出基坑开挖时的承压水降压建议方案。 相似文献
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基坑采用悬挂式帷幕减压降水时,因隔水帷幕局部存在缺陷,而导致坑内承压含水层水头抬升所诱发的基坑底侧突涌事件常有发生。为研究这种现象,以某地铁线风井基坑为范例,建立了三维非稳定流的地下水数值模型,重点考虑了渗透系数的各向异性,对隔水帷幕无缺陷,28~33m、33~38m、38~43m深度的缺陷,加大流量抽取等7种情况,进行了模拟和比较分析。研究结果表明,悬挂式帷幕降水帷幕无缺陷时,帷幕内外的水头差在含水层顶最大,并沿帷幕向下递减;在帷幕缺陷形成的渗流通道附近,渗流场的等势线非常密集,补给的地下水抬升了坑内水头,并加剧了坑外的水头下降;经缺陷处的渗流通道流入坑内的地下水,渗流速度矢量以水平向为主;帷幕缺陷位于渗透系数较大的含水层时,相应补给量也较大;加大流量抽取,可以减小水头抬升的平面范围,但缺陷附近过大的流速也会诱发地层流土;缺陷位置与帷幕底竖向距离越远,坑内水头的抬升率越大,缺陷位置与帷幕底竖向距离越近,抬升率越小。研究成果对分析承压水底侧突涌的致灾机制、预测预警以及基坑动态风险评估等有一定的参考意义。 相似文献
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上海某国际金融大厦深大基坑项目北侧紧邻运营轨道交通8号线区间隧道,最近处仅7.87 m,南侧与现有世博共同管沟净距2.0~3.0 m,基坑变形控制要求高,周边环境敏感。同时,本项目位于黄浦江畔,场地浅层为典型的淤泥质软土地层,下部为富含承压水粉（砂）土层,且微承压水层与第一、第二承压水层互为连通,止水帷幕无法隔断承压水层,地质条件复杂。设计采用分坑施工、被动区加固、预应力伺服钢支撑系统、抽灌一体化降水方案、超深地下连续墙、跟踪注浆、型钢垫层等技术方案。实测结果表明,区间隧道的最大变形6.52 mm,共同管沟的最大变形15.3 mm,其最大变形均满足变形控制要求,确保了运营区间隧道和共同管沟的安全。 相似文献
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复杂周边条件下异形基坑承压水抽水试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以上海自然博物馆深大异形基坑为背景,为了保护周边环境,针对日益突出的承压水问题,降压前进行了承压水抽水试验。试验结果表明,当地下连续墙插入承压含水层的深度小于承压含水层厚度的1/3时,可以忽略地下连续墙的阻隔效果;用水头恢复比 表征抽水试验结束后的水位恢复情况,发现停抽10 min 可达到10%,水位稳定时 只能达到94.5%;单井抽水能够达到的降压效果是有限的,与降压前的承压水头埋深无关;群井的降压效果随着抽水井数量的增大而增大,但是随着承压水头埋深的加大,增加相同数量的降压井产生的效率降低。 相似文献
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水泥土重力式挡墙内插H型钢作为基坑变形控制的一种手段。通过分析悬臂结构弹性支点变形计算方法,指出组合墙体自身抗弯刚度是关键的影响因素。而不同受力阶段型钢和水泥土协同工作的各自荷载的分担作用发生变化,抗弯刚度存在不确定性。为了研究复合重力式挡墙的变形特性,以上海软土地区某挖深5.4 m的基坑为工程实例,建立型钢--水泥土重力式挡墙三维模型进行数值模拟,发现复合结构开挖至坑底后最大位移出现在开挖面中部,较好地限制了顶部位移,且水泥土分担荷载的作用明显。进一步分析发现水泥土截面置换率控制在构造要求范围内较经济,型钢前排密布更为有利。 相似文献
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软土地区采用灌注桩围护的深基坑变形性状研究 总被引：14，自引：1，他引：13
根据上海软土地区80个钻孔灌注桩围护的深基坑工程案例有关数据,系统地分析了基坑开挖引致的灌注桩变形性状。所有基坑的灌注桩最大侧向位移介于0.1 %～1.0 %倍的开挖深度之间,平均值为开挖深度的0.44 %。钢筋混凝土支撑和钢支撑在控制墙体的变形上没有明显差别,最大侧向位移一般位于开挖面上下5 m的范围内。无量纲化最大侧向位移随着支撑系统刚度的增大而减小,随着墙底以上软土层厚度的增加而增大,但与灌注桩插入比及坑底抗隆起稳定系数之间并无明显的关系。墙顶侧向位移随着首道支撑位置深度的增加而呈现出指数增长的趋势,而灌注桩最大侧向位移与首道支撑的深度位置无明显关系。 相似文献
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以广州地铁9号线在岩溶地区施工深基坑为例,研究岩溶地层基坑施工对周围环境的影响。该车站基坑长259.7 m,宽18.7 m,深15.8 m。基坑深度范围内包括溶洞和砂层,溶洞地层富水、稳定性差、物理力学性质差,砂层厚0～15 m,有较大的渗透性,基坑施工过程中对地下连续墙的侧向位移和地面沉降进行了监测。监测结果表明,基坑开挖结束时地下连续墙的最大侧向位移为12 mm,地面沉降的最大值为10.1 mm,基坑开挖过程中对周围环境的影响很小。研究成果可为今后类似工程施工提供经验借鉴。 相似文献
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Yang Yubing Li Jiasen Liu Chao Ma Jianjun Zheng Shuang Chen Wei 《Acta Geotechnica》2022,17(2):545-562
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某露天煤矿为减少矿坑疏排水量，拟通过施工截水帷幕以切断矿坑北侧河流补给通道。结合现场施工条件，在架空高压线等特殊施工区域采用钻孔咬合桩帷幕。施工区砂卵石层厚度达45 m，含水层渗透系数达100 m/d，水力梯度0.033，地下水温长期维持在5℃，为保证咬合桩在深厚砂卵石层和低温动水条件下快速成桩，研制出一种以粉煤灰为主、水泥和粉煤灰添加剂为辅的混合防渗材料，并开展该材料的凝结时间、结石率、流动度、抗渗性能等多项参数测试。结果表明:研发材料最优配比为水灰比0.7︰1.0、水泥掺量（质量占比）40%、粉煤灰掺量60%、粉煤灰激发剂掺量2%，在5℃低温环境下凝结时间102 h，结石率94.6%、流动度23 cm，3 d强度1.06 MPa、90 d强度11.65 MPa、渗透系数低至8.61×10-8 cm/s。通过取心验证，成桩质量符合要求，截水效果好，矿坑疏排水量显著减少。该材料具有低价环保、抗渗性好等优点，可在类似工程中推广应用。 相似文献
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以基坑工程为背景,针对上海外环隧道浦西暗埋段的大型超深基坑工程的主要环境保护问题,对基坑开挖引起的主要管线和建筑物的沉降、跟踪注浆保护措施及其效果进行了分析.实测数据表明,基坑开挖使周围建筑物和管线会产生较大的沉降速率和沉降量,尤其是降低深层承压水使远处的建筑物产生了不容忽视的均匀下沉.实践证明,采取预注浆与跟踪注浆相结合的保护措施,可以有效地减小基坑开挖对周围环境的影响. 相似文献
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Finite-element modeling of a complex deep excavation in Shanghai 总被引：2，自引：0，他引：2
The excavation of the north square underground shopping center of Shanghai South Railway Station is a complex deep excavation
using the top-down construction method. The excavation has a considerable size and is close to the operating Metro Lines.
In order to predict the performance of the excavation more accurately, 3D finite-element analyses are conducted to simulate
the construction of this complex excavation. The effects of the anisotropic soil stiffness, the adjacent excavation, and zone
excavation on the wall deformation are investigated. It is shown that the numerical simulation with anisotropic soil stiffness
yields a more reasonable prediction of the wall deflection than the case with isotropic soil stiffness. The deformation of
the shared diaphragm wall between two excavations is influenced by the construction sequence of the two excavations. The zoned
excavation can greatly reduce the diaphragm wall deformation. However, only the zoned excavation at the first excavation stage
affects the deformation of the walls significantly. When the depth of the excavation increases, the zoned excavation has minor
effect on the deformation of diaphragm walls. 相似文献
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利用相似材料模拟方法,借助数字散斑观测技术,对深埋隧道围岩岩爆倾向进行试验研究。分析考虑材料强度、开挖速度和支护作用影响下的岩爆发生和破坏规律,寻求岩爆发生与深埋隧道变形破坏之间内在的联系。试验结果与现场实际发生岩爆强度较高的岩石类型花岗岩、闪长岩等相比,破坏特征相似,且围岩强度越高,岩爆发生可能性越大;在高地应力状态和完整岩体中开挖速度对岩爆的发生影响较大;锚网支护对隧道围岩变形有一定的控制作用,也可一定程度上避免岩爆发生。支护试验结果与现场实际支护效果一致,随支护强度提高,隧道抵抗力增加,整体变形减小、稳定性提高。所得试验结论为深埋隧道的合理设计和安全开挖提供技术指导和理论依据,对革新深埋隧道开挖技术和支护技术具有重要的意义 相似文献
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