复杂周边环境下深基坑开挖监测与变形特性分析.pdf
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1、135江西建材2023年5月质量控制与检测复杂周边环境下深基坑开挖监测与变形特性分析李彦睿中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队,辽宁沈阳110004摘要:基坑开挖过程中,地下连续墙的周边地面沉降和位移控制是工程安全面临的主要挑战。文中通过分析监测数据,对基坑开挖过程进行了三维数值模拟,确定支护结构的变形规律等特征。结果表明,地下连续墙周边地表沉降主要受基坑开挖深度影响。此外,每种工况下的壁变形均表现出线性,具有明显的阶段特征,特别是变形曲线具有明显的拐点,大部分拐点位于整体开挖深度的2/3以上。该方法为基坑开挖的安全控制和可持续研究提供了新的参考。关键词:基坑开挖;监测数据;变形;地下连续墙中
2、图分类号:P642文献标识码:A文章编号:10 0 6-2 8 9 0(2 0 2 3)0 5-0 135-0 3Monitoring and Deformation Characteristics Analysis of DeepFoundation Pit Excavation in Complex Surrounding EnvironmentLi YanruiChina Construction Materials Industry Geological Exploration Center Liaoning Headquarters,Shenyang,Liaoning,110004A
3、bstract:The main challenge to engineering safety is to control the surrounding ground settlement and displacement of the undergroundcontinuous wall during the excavation process of the foundation pit.This study analyzed monitoring data and conducted three-dimensionalnumerical simulation of the excav
4、ation process of the foundation pit to determine the deformation patterns and other characteristics of thesupport structure.The results indicate that the surface settlement around the underground continuous wall is mainly affected by the excavationdepth of the foundation pit;In addition,the wall def
5、ormation under each operating condition exhibits linear characteristics with distinctstages.Especially the deformation curve has obvious inflection points,most of which are located at more than 2/3 of the overall excavationdepth.This method provides a new reference for the safety control and sustain
6、able research of foundation pit excavation.Key words:Excavation of foundation pits;Monitoring data;Deformation;Underground continuous wall0引言深基坑的开挖会对周边环境造成较大影响,因此,需要对深基坑开挖的监测和变形特性进行深入研究,以确定相应的解决方案(1-2 。地下连续墙因其高稳定性、刚性、抗渗性,以及可预测的变形特性而被广泛用于基坑支护3-4。本文对某基坑工程的地下连续墙进行了监测和仿真,对监测数据进行分析,确定支护结构的变形规律和其他特征5-6 ,对
7、基坑开挖进行了三维数值模拟。1工程概述该基坑岩土层为粉砂土、泥土、细砂、中砂、粗砂、强风化泥岩、中风化泥岩、微风化泥岩。根据以上地质条件和锚体的设计要求,地下连续墙采用外径8 2.0 m、壁厚1.5m的圆形结构。坑顶面高程为1.0 0 m,坑底高程为-35.0 0 -43.0 0 m。地下连续墙分为两部分。第1段侧槽长度为2.8 m,中间槽长为1.47 m,槽长为7.07m;第2 节槽长为2.8 m。第1节和第2 节凹槽段的长度在地墙的轴线上为0.2 5m,第1段和第2 段有2 7 个槽。因此,槽分为54个部分。设计最大槽深为46.0 m。在地下连续墙两侧,采用直径50 cm的水泥-粉末喷雾剂
8、对淤泥土进行加固,间距为40 cm,加固深度为15.0 m。作者简介:李彦睿(19 9 1-),男,辽宁海城人,大专,助理工程师,主要研究方向为工程测量。22基坑监测2.1地下连续墙周边表面变形监测由于施工时需要进行地表沉降监测,在基坑东、南、西、北、东南、东北、西南、西北等地布置了一组传感器。典型的沉降监测从基坑外部开始,10 个监测点以5m的相等间隔排列,编号为Di-至Dg-i(i=1-10)。共设置了10 个住区监测段和8 0 个地表沉降监测点。地下连续墙深侧向变形监测是基坑支护变形监测和测量的关键组成部分,共设置P1-P8八个监测点,可直接反映基坑及其支护结构的安全性和稳定性。为保证倾
9、斜管件在高压混凝土作用下的有效运作,根据P1、P3、P5、P7 四个倾斜测量管件所在凹槽段(P1、P3、P5、P7 )的备用孔位置反复布置斜面测量孔。2.2监测数据分析将地下连续墙划分为54个槽段进行分析。为了便于统计数据处理,选择了与槽段2、15、2 8 和42 相对应的周围沉降和壁偏移数据。在工况模拟中,这四个槽段被定义为对应于模型四个对角线方向的计算结果。2.3莫尔一库仑强度准则莫尔-库仑强度准则指出,剪切破坏是土壤破坏的最根本原因。土壤中任何一点的抗剪强度仅与平面上的法向应力n有关:1362023年5月质量控制与检测江西建材Tf=f(o,)(1)该函数是t-o坐标下的一条曲线,称为摩尔
10、强度线。摩尔包络可以近似为线性关系,称为库仑方程,如下所示:t,=c+o,tand(2)式中:c是土的内聚力(kN),t,是土壤中任何点的抗剪强度(k N),,是计算平面上的法向应力。公式(3)是极限平衡状态下土壤中任何点的应力条件(应力与压缩成正)。这个方程被称为莫尔-库仑强度准则,应力莫尔圆的半径为:61+022sino=cos+utonsinpCR=(3)tan d22式中:0 11和Q22分别是平面土体发生剪切破坏时的最大主应力和最小主应力。当莫尔包络线与材料中应力最大的莫尔圆相切时,土壤会发生剪切破坏。换言之,2 的大小对剪切强度没有影响。莫尔库仑强度准则是主应力空间中的不规则六边形
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