基坑开挖稳定性的有限元模拟研究
基于MidasGTS的深基坑桩锚支护结构整体稳定性研究
基于Midas GTS的深基坑桩锚支护结构整体稳定性研究摘要：基于四川省某基坑开挖工程，通过有限元软件Madis建立三维数值模型研究不同工况下基坑围护结构、坑底隆起变形规律以及支撑内力变化。
研究结果表明：随着基坑开挖的进行，围护结构水平位移逐渐增大，整体呈现先增后减的复合式变形，其最大水平位移约发生在基坑开挖深度的7/10处；坑底隆起变形为弹性隆起，最大竖向位移发生在基坑中间处；围护结构弯矩随基坑开挖深度的增加，弯矩最大值逐渐下移，最大值为12KN·m；围护板桩最大水平剪力为16.5KN；内支撑轴力最大值为276KN，发生在基坑开挖完成时；预应力锚杆随开挖的进行锚杆轴力无明显变化，最大值为219KN。
关键词：基坑开挖；有限元分析；水平位移；内力引言：在深基坑施工过程中，因施工方法的不同，会对周围环境造成诸多不利因素，国内外众多学者采用数值仿真法、实测法、理论分析法、经验预测法等进行了相关研究[1-5]。
江晓峰、刘国彬等[6]对大量深基坑监测数据整理分析，总结出墙后地表沉降的影响区间；汪鹏程[7]通过建立基坑下卧隧道三维模型，证明了抗拔桩和高压旋喷桩两种坑底加固方法均可有效控制下卧隧道的竖向位移；张翔等[8]为研究基坑回弹与工程桩之间的关系，通过建立数值模型分析，表明工程桩的桩长、桩径及刚度对基坑回弹影响明显；万星等[9]收集大量软土基坑案例研究，归纳出软土地区围护结构变形存在着明显的时空效应；王正振等[10]通过某基坑实测数据分析，表明冠梁标高对基坑顶部土体变形影响较大。
然而，目前对多种支护结构作用的基坑以及支护结构内力研究较少，本文依托四川省某深基坑工程为背景，采用有限元软件Midas建立相应基坑模型，分析基坑围护结构、土体变形以及支护结构内力变化规律，为早起设计和后期开挖过程中保持基坑的稳定性以及该地区其他类似工程管理及监测重点提供给一定的参考。
1.工程概况某基坑位于四川省绵阳市，该基坑周边暂无邻近建构筑物，基坑南北长约20m，东西长约10m，基坑最大开挖深度为10m，此基坑开挖分成5个阶段进行开挖，支护形式主要为围护板桩、圈梁、立柱、内支撑、锚杆等支护结构，板桩深度12m，嵌入深度为2m。
深基坑开挖有限元模拟及现场实测研究共3篇
深基坑开挖有限元模拟及现场实测研究共3篇深基坑开挖有限元模拟及现场实测研究1深基坑开挖是城市建设中常见的一项工程，其施工过程涉及到复杂的地质条件和土力学性质，需要选择合适的开挖工艺以及进行科学的现场管理。
通过有限元模拟和现场实测研究，可以更好地掌握深基坑开挖的关键技术和避免工程事故。
一、深基坑开挖的有限元模拟研究1.选取模型有限元模拟研究需要从实际工程出发，在模型选择上要考虑到基坑的深度、土层性质和土体状态等因素。
一般来说，深基坑开挖的有限元模型可以分为全尺度和局部尺度两种。
全尺度模型主要考虑基坑周围的影响因素，包括建筑物、道路、桥梁等，更具有综合性和实用性；而局部尺度模型着重考虑基坑内部的变形和应力分布规律，更加精细。
2.确定材料参数及边界条件在模型构建之前，需要确定土的物理力学参数、断裂面和裂隙等模型参数，并设定模型变形和应力边界条件。
一般来说，这些参数的设定会影响到模型的精度和收敛速度。
3.模拟分析在模型构建、参数设定之后，进行仿真计算，获取模型变形和应力分布规律，从而判断深基坑开挖过程中可能出现的问题和安全风险。
在此基础上，可以设计更加合理的开挖方案，从而避免工程事故的发生。
二、深基坑开挖的现场实测研究1.场地勘察深基坑开挖的现场实测研究需要进行详细的场地勘察，包括地质勘察、水文勘察以及周边地形和土地利用状况等。
通过合理的场地勘察，可以更准确地分析地质条件和土力学性质，指导深基坑开挖的实际操作。
2.数据采集数据采集是现场实测研究的关键步骤，需要安装监测仪器，记录现场的土体变形和应力变化。
其中包括垂直变形、水平变形、扭转变形等各种类型，可以通过测钻、测绘等手段进行采集。
3.实测分析通过数据采集和实测分析，可以获取土体在不同阶段的变形和应力变化特征，判定深基坑开挖过程中可能出现的地质问题和安全隐患。
同时，实测数据可以与有限元模拟结果进行对比和验证，提高模拟精度。
总结深基坑开挖是一项复杂的工程，需要进行科学的设计、管理和监测。
深基坑开挖有限元模拟分析
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ ＴＵ ＨＩ ＥＣ ＲＥ Ｉ
Ｖ０ ． ７ Ｎｏ ２ １３ ． ４
Ａｕ ． ２ １ ｇ ０１
・５７ ・
文章编号 ：０ ９ ６ ２ （０ ）４ ０ ５ ・２ １０ — ８ ５ ２ １ ２ — ０ ７ ０ １
收稿 日期 ：０ １０ －１ ２ １ ４２
图 ２ 基坑开挖连续墒水平位移
作者简介： 杜习磊（９６ ） 男， １８－ ， 扬州大学建筑科 学与工程 学院硕士研究生 ， 江苏 扬州 ２５ １ ２０２ 花 雷（９ １ ） 男， １８一 ， 扬州大学建筑科学与工程学院硕士研究生， 江苏 扬州 ２５ １ ２０２
束后 ， 埋 深 ７ ２ ｍ， 二 级 开 挖 断 面 处 ， 大 拉 应 力 值 为 在 ． 即 最
６ ．６ｋ ａ 最大压应力发生在一级 开挖结 束后埋深 １ ． １５ Ｐ ； ２ ８ｍ处 ， 最
土层① 土层② 土层③ 土层④ 土层⑤ 土层⑥
混 凝 土 连 续 墙
７９ ． １． １１ ８３ ． ７４ ７８ ． ８８ ．
工程进行计算 ， 还能很好 的得到基坑 开挖 后支护结构 和土 体的变
形， 对基坑进 行监测 … 。
１ 工 程特 点
某船闸位于京杭运河徐扬 段入江 口处 ， 京杭运 河徐扬段 通 是 航 枢纽 中自上 而 下 的一 个通 航 枢纽 ， 基 土质 为 粉质 粘 土 与砂 地 土 ， 闸规模 为（ ３×２０×５ ｍ（ 船 ２ ６ ） 口门宽 ×闸室长 ×门槛水 深 ） 。 基坑支 护部分采用地下钢筋混凝 土连续墙 ， 墙体混凝 土为 Ｃ ０ ３。
深 基 坑 开 挖 有 限 元 模 拟 分 析
用有限元法分析基坑的稳定性
摘 要 ：采 取 弹 塑 性 有 限 元 程 序 ，考 虑 基 坑 分 步 开 挖 的 影 响 ，对 基 坑 开 挖 施 工 进 行 了 模 拟 。 通 过 分 析 开 挖过 程 中 土体 的
变 形 和 应力 状 态 及 破 坏 状 态 ．对 开挖 阶段 基 坑 的整 体 情 况进 行 了评 价 。 关 键 词 ：地 基 基 础 ；基 坑 工 程 ；有 限 元 ；数 值 模 拟 ；状 态分 析 中 图分 类号 ：Ｔ ７ ３ ８ 文 献标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０ — ６ ５ （ ０ ８ ６ ０ ８ — ２ Ｕ ５． ０ ４ ４ ５ ２ ０ １０ — ０ ４ ０
２２ 计 算模 型 ．
本文 主要 对未 支护 基坑 分步 开挖 的稳定 性进 行数
值模 拟 。为 简化分 析计 算模 型 ，主要 在基坑 的左侧位
置 ．计算 区域 取 Ｈ ＝２ ０ｍ，Ｌ：３ ０ｍ，起 初共 划分 为
料 性质 的结构 ．有 限元 法 总可 以通过 足够 细密 的单 元
人 填 土 ４５ ． １． ７８ １． ９７ ９ ． Ｏ １． １ ０ Ｏ３ － ５ Ｏ ０ ３ １． ５０ ３． ２Ｏ １ ５ １ ７
化 。而且 每一种 支护 技术 及设 计方 法都是 以一定 的假 设 条件 （ 地层 参 数 、 理 模 型 、 界条 件 等 ） 基 础 如 物 边 为 的 。当设计 者对 这些条 件 的把握 比较准确 ．计 算理 论
正确 ，施工 质量 又能 得 到保证 时 基 坑稳 定 性分析 就
残 积 层 土 １ ． ５５
容易 获得成 功 。但实 际上 ，地 层条 件复 杂多 变 ，稳 定
基坑土钉支护的有限元数值模拟及稳定性分析
用有限元法模 拟开挖 和建 造过程时 ， 较简便 的做 法是针对施 岩土工程常用的土体理 想 弹塑性本 构模 型有 Ｄ ｕｋｒ ｒ ｅ ｒｃｅ Ｐａ ｒ － ｇ 工过程中的最大区域来划分有限元 网格。必要时关闭某些单元 模型和 Ｍ ｈ－ｏｌ ｂ ｏｒ ｕ ｍ 模型 ， Ｃ ｏ 都考虑了静水压力对屈服强度的影 以形成体系 的初始状态 ， 之后再通过 单元 的关 闭和启 动来模拟开 响 ， Ｄ－ 型与 Ｍ－ 型 相 比， 有参 数易 于确 定 、 服条 件 但 Ｐ模 Ｃ模 具 屈 挖与建 造 的过程 。当单元 的关 、 启状态 有变化 时 ， 程序重新 生成 ． 与应力偏量 ． 无关 ， ， ３ 模型屈服面光滑和易于计算等优点。故在 体系的刚度矩阵， 并计算相应的施工荷载， 求解体系内力和变形 进行 弹塑性 计算时采用 Ｄ Ｐ模型。其屈服 函数 Ｆ表达式为 ： － 的改变量 ， 而实现模拟开挖 与建造 的计算。每步土钉支护施工 从
Ｆ＝口 ｌ Ｊ＋ ＝ｋ （） １
升一 回落过程 中或 连续 大降暴雨及地震 情况下 ， 两滑体都 存在失 进行治理设计， Ｉ 对 号和 Ⅱ 号滑坡体确定统一的排水方案， 采用 稳的可能性 ； 特别是 Ｉ 滑体后缘 ， 号 因库水位 上升 于 ２０ ０ ３年 已出 截排水和抗滑桩相结合的方案。 ‘ 现明显 的拉 裂变形迹 象 ， 一旦库水位继 续大 幅上升 （０６年水位 参考文献 ： ２０ 由现在的 １５ ３ 至 １６ｍ）该滑体 前部深 入吒溪 河 中， 滑力 ［］ ｍ涨 ５ ， 抗 １钱家欢， 殷宗泽． 土工原理与计算［ ． Ｍ］北京： 中国水利水电出 减小 ， 势必造成滑体失稳 。 版 社 ， ９ ６ ８ —５ １９ ．４８ ． 根据 滑坡的稳定性评价结果 ， 本次治 理方 案主要对 Ｉ 滑体 号
盾构竖井基坑开挖有限元模拟与分析
摘要 ： 本 文依托 穿黄 工程 北岸 竖井超 深基 坑 支护 结 构 的 工程 实践 ， 利 用 理论 计 算 和全 三 维 数值
模 拟 计 算分析 方 法 ， 结合 实际 的监 测数 据 ， 对 深基坑 支护结 构的 受力性 能 和 变形特征 进 行研 究。 研 究表 明 ， 地连 墙 的受 力 以压 力 为主 ， 拉 应 力 和 剪应 力 十 分微 小 ， 应 力水 平远 低 于设 计值 ； 对 比 模 拟 计算值 、 理 论计 算值 和 实 际监 测 结果发 现 ， 虽然 三 种 结果 都 显 示地 连 墙 的 径 向 变形符 合 一 级 基 坑的要 求 ， 但 是 解析 解相 对偏 于保 守 ， 而模 拟 结果 与监测 结 果相近 ， 但略低 于 实测值 。
ｄ ｏ ｉ ： ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｊ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３— ９ ４ ６ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ １ ２
盾 构 竖 井 基 坑 开挖 有 限元模 拟 与 分 析
季 北 ， 王 杨
（ １ ． 中铁 九局集 团有限公司 ， 辽 宁 辽阳 １ １ １ ０ ０ ０ ２ ． 河南孟州高新 区管委会 ， 河南 焦作 ４ ５ ４ ０ ０ ０ ）
Ｊ Ｉ Ｂ ｅ ｉ ， ＷＡＮＧ Ｙａ ｎ ｇ （ １ ．Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｒ ａ ｉ ｌ ｗ ａ ｙ Ｎ ｉ ｎ ｅ ｔ ｅ ｅ ｎ Ｂ ｕ ｒ ｅ ａ ｕ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ Ｌ ｔ ｄ ， Ｈ ｅ ’ ｎ ａ ｎ Ｌ ｕ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ １ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｍ ａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｃ ｏ ｍ ｍ ｉ ｔ ｔ ｅ ｅ ｏ ｆ Ｍｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ Ｐ ａ ｒ ｋ ， Ｈ ｅ ’ Ｂ ａ ｎ Ｊ ｉ ａ ｏ ｚ ｕ ｏ ４ ５ ４ ０ ０ ３， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
基坑支护结构的稳定性分析方法
基坑支护结构的稳定性分析方法引言：在城市建设中，基坑开挖是常见且必不可少的过程。
然而，基坑的开挖会导致周围土体失去支撑，从而导致基坑失稳的危险。
为了确保基坑工程的安全与稳定，我们需要对基坑的支护结构进行稳定性分析。
一、基坑支护结构的分类：基坑支护结构按材料分类可分为刚性支护和柔性支护。
刚性支护主要包括钢板桩、混凝土连续墙等，其特点是刚度大、稳定性强；而柔性支护则包括了土钉墙、搪瓷土工袋墙等，其特点是弯曲变形能力较好。
二、常见的基坑支护结构的稳定性分析方法：1. 极限平衡法：极限平衡法是基坑支护结构常用的稳定性分析方法之一。
该方法基于支护结构达到平衡时的刚恢复力和土体的抗力之间的平衡关系。
通过平衡方向的判断，可以确定支护结构是否稳定。
2. 有限元法：有限元法是一种通过将结构或土体划分为单元，并对各个单元进行计算和分析来确定稳定性的方法。
该方法能够考虑到不同材料的刚度和力学性质，较为准确地分析基坑支护结构的稳定性。
3. 解析法：解析法是通过解析解方程来求解支护结构的稳定性问题的方法。
该方法适用于解决几何形状简单、边界条件明确的基坑支护结构。
4. 数值模拟法：数值模拟法是一种通过数值计算来模拟基坑工程中各种复杂情况的方法。
通过建立适当的物理模型和假设，可以使用数值方法对基坑的支护结构进行稳定性分析和计算。
三、基坑支护结构的稳定性分析方法的适用范围：不同的稳定性分析方法适用于不同类型的基坑支护结构。
极限平衡法适用于简单的基坑支护结构，能够直观地判断结构的稳定性；有限元法适用于复杂的基坑支护结构，可以更准确地分析结构的受力和位移情况；解析法适用于几何形状简单、边界条件明确的基坑支护结构；数值模拟法适用于模拟复杂的基坑工程过程，可以较为真实地反映实际工程中的情况。
结论：基坑支护结构的稳定性分析是确保基坑工程安全与稳定的重要环节。
不同的稳定性分析方法适用于不同类型的基坑支护结构。
在实际工程中，可以根据基坑工程的具体情况选择适合的分析方法，以确保基坑支护结构的稳定性，并采取相应的措施确保工程的顺利进行。
南京某深基坑现场监测及有限元模拟研究
ｌ ５ ６
Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ
第４ ０卷
第 １ 期
２ ０ １ ４年 ２月
南京某深基坑现场监测及 有限 元模 拟研 究
邾祝 融 ， 刘 媛
（ １ ． 华 东管道设计研究院 ， 江苏 徐州 ２ ２ １ ０ ０ ８ ； ２ ２ ５ ０ ０ ０ ） ２ ． 江苏省水利勘测设计研究 院有 限公 司 ， 江苏 扬州
ｌ ５ ７
位 移 是布 置 １ ５点 ， 距 支护 结 构 外 侧 约 １ ． ５～ ２ ． ０ ｍ； 周 围环境 观 测在 东 、 南侧 建 筑 物 以及 围墙 上 布 ｍ； 混凝土支
撑应 力监 测 中 Ｌ Ｄ１～１ ８为 第 一 道 支 撑 的应 力 计 ； Ｌ Ｄ １ ９～ ３ ６为第 二 道 支 撑 的应 力 计 ； Ｌ Ｄ ３ ７—５ ４为 第 三道 支撑 的应力 计 。具体 测 点布 置 如图 ２所示 。
图 １ 基 坑 位 置
１ 工 程 实测 数 据 分 析
１ ． ２ 测 点布 置
１ ． １ 工 程简 介 某基 坑设 有 ３层地 下 室 ， 开 挖深 度 为 一１ ５ ． ７ ｍ，
本 基坑 挖深 很 大 ， 且 基坑 开挖 范 围 内土 质较 差 ， 为保 证 基坑 以及 外 围建 筑 的 安 全 ， 必 须对 基坑 的变 形 及外 围环 境进 行严 格 的监 控 。测试 内容 主 要为 围 护结构 观测 、 周 围 环境 观 测 以及 混 凝 土 支 撑 应 力监 ｉ 贝 ４ 。围护 结构 观 测 是 沿 围护 结 构 桩 顶 位 移 每 １ ５— ２ ０ ｍ左右 布 置一组 观测 点 ， 共３ ５个 点 ； 土体 深 层 侧
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。