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基坑底部土体满堂加固模型试验与数值模拟研究【摘要】本文通过基坑底部土体满堂加固模型试验与数值模拟研究，旨在探讨如何有效加固基坑底部土体，提高地基承载力，减少地基沉降。
在试验设计与实施部分，我们描述了模型试验的具体步骤以及使用的材料和设备。
在数值模拟方法部分，介绍了采用的数值模拟软件和建模步骤。
模型试验结果分析部分对试验结果进行了详细阐述，数值模拟结果对比分析部分则比较了试验结果和数值模拟结果之间的差异。
在综合分析与讨论部分，我们对试验和数值模拟结果进行了综合分析，提出了加固基坑底部土体的建议。
结论部分总结了本研究的主要成果，并展望了未来的研究方向。
通过本研究，可以为基坑工程的设计与施工提供参考，并在地基处理中发挥积极作用。
【关键词】基坑底部土体满堂加固模型试验、数值模拟、试验设计、实施、模型试验结果分析、数值模拟结果对比分析、综合分析、讨论、结论、研究展望。
1. 引言1.1 背景介绍基坑底部土体满堂加固模型试验与数值模拟研究旨在探讨基坑工程中土体加固技术的应用与优化。
随着城市建设的不断发展，大型基坑工程日益增多，基坑底部土体的稳定性成为施工过程中的关键问题。
传统的土体处理方法往往存在成本高、周期长、效果不稳定等问题，因此有必要对基坑底部土体满堂加固技术进行深入研究与优化。
在基坑底部土体满堂加固中，通过设置支撑结构和注浆加固等方式，能够有效提高土体的抗压承载能力，增强基坑的稳定性。
在实际工程中，土体加固技术的设计与施工存在诸多复杂因素，如土体性质、地下水情况、施工材料选择等，这些因素对基坑底部土体加固效果产生重要影响，需要进行详细的研究和分析。
1.2 研究目的研究目的是通过基坑底部土体满堂加固模型试验与数值模拟研究，探讨在基坑施工过程中采用土体满堂加固方法的有效性和可行性。
具体目的包括：1.验证土体满堂加固方法对基坑底部土体的加固效果，评估其增加土体抗剪强度和改善土体稳定性的能力；2.研究土体满堂加固方法对于减小基坑变形、控制基坑沉降的作用，分析其对基坑支护结构和周围建筑物的影响；3.通过试验与数值模拟相结合的方法，深入探讨土体满堂加固方法的适用范围和优化设计参数，为实际工程中的基坑设计和施工提供科学依据和技术支持。
某地铁站围护桩变形实测与数值分析发表时间：2018-12-04T11:24:39.900Z 来源：《防护工程》2018年第25期作者：刘伟江[导读] 通过对现场施工过程围护结构桩体的位移进行监测，再基于有限元 ABAQUS“生死”单元的定义，对深基坑开挖、支护的施工过程进行模拟计算，最后对比分析桩体结构变形的监测和模拟计算结果。
刘伟江河北建设勘察研究院有限公司河北省 050000摘要：深基坑围护结构的变形对施工的安全稳定至关重要。
通过对现场施工过程围护结构桩体的位移进行监测，再基于有限元ABAQUS“生死”单元的定义，对深基坑开挖、支护的施工过程进行模拟计算，最后对比分析桩体结构变形的监测和模拟计算结果。
关键词：深基坑；围护桩；地铁车站；数值模拟引言我国经济发展迅速，致使城市交通压力日益加剧，为缓解交通压力，不断加大地下空间的开发与利用成为趋势，地铁建设成为解决交通拥堵问题的重要手段。
地铁车站深基坑工程是地铁施工工作的重点和难点，在基坑面积不断扩大、深度不断增加的情况下，深基坑开挖与支护已经成为地铁建设的热点问题。
随着基坑工程监测技术的不断发展以及计算机技术的不断应用，利用数值计算方法来解决基坑开挖产生的工程问题已经越来越多。
一、深基坑围护及位移监测方案本文重点研究剖面 1-1 西侧 CX1 测点桩身的水平位移变化情况，该截面处基坑开挖最大宽度为 30.7m，开挖深度为 18.81m，在地面下1.5m 进行摘帽处理，挂网喷锚围护，以下采用钻孔灌注桩，采用锚索和钢支撑系统。
该截面围护结构和位移监测方案如下：（1）CX1 和 CX2 两测点处围护桩为φ800@1200，桩长为 23.3m，测斜管沿桩身通长绑扎，每隔 0.5m 设置水平位移监测点一个，但是由于施工原因，测斜管下端堵塞，CX1 的量测深度为 18.0mCX2 的量测深度为 12.0m。
（2）截面1-1 上基坑西侧 CX1 处的MS5 设在冠梁位置，长度为 33.0m，自由段长 11.0m，锚固段长 22.0m，锚固体直径为 200mm，水平倾角为 20o，钢绞线 3×7φS15.2，砂浆 M20，拉力设计值为 506.8kN，拉力锁定值为 430kN，实测 MS5 的预加拉力为 210kN。
基坑支护现场试验研究与数值分析随着城市化进程的加快，建筑行业得到了迅速发展。
在高层建筑和地下空间利用等领域，基坑工程越来越成为关键的支撑结构。
为了保证基坑工程的稳定性和安全性，开展基坑支护现场试验研究与数值分析显得尤为重要。
本文将介绍基坑支护现场试验的主要步骤和数值分析方法，并针对具体案例进行深入研究。
在基坑支护现场试验研究中，首先要明确研究目的和方法。
其主要目的是验证支护结构的承载能力和稳定性，为工程设计和施工提供科学依据。
试验方法包括原型试验和模型试验，其中原型试验能够真实地反映基坑实际情况，但成本较高；模型试验则可以在一定程度上模拟实际情况，做到初步的评估和优化。
在基坑支护现场试验研究中，数值分析扮演着举足轻重的角色。
数值分析可以针对复杂的边界条件和荷载工况进行模拟，从而得到更精确的预测结果。
在数值分析过程中，首先要对支护结构进行离散化处理，将其分解成有限个单元体。
随后，根据力学平衡原理和材料本构关系，建立数值计算模型，并运用有限元方法进行求解。
针对某一具体案例，我们进行了基坑支护现场试验研究。
该案例的基坑深度为10米，采用钢板桩支护结构。
在试验过程中，我们对支护结构的变形、内力和土压力等进行了监测。
通过分析监测数据，我们发现钢板桩支护结构能够有效地提高基坑稳定性，减小变形量。
在数值分析过程中，我们运用有限元方法对现场试验案例进行了模拟。
通过对比试验结果和数值分析结果，我们发现数值分析结果与实际情况较为接近，从而验证了数值分析的可靠性和准确性。
在此基础上，我们可以进一步探讨不同工况下的支护结构性能和优化设计方案。
基坑支护现场试验研究与数值分析是确保基坑工程稳定性和安全性的重要手段。
在试验过程中，我们需要注意数据的准确性和可靠性，以便更好地反映支护结构的实际性能。
数值分析作为一种有效的预测方法，可以为工程设计和施工提供重要的参考依据。
在今后的研究中，我们可以通过加强试验研究和数值分析的结合，深入探讨复杂工况下的支护结构性能，不断完善现有的支护设计方法，以适应更高难度的基坑工程需求。
地铁车站基坑围护结构变形监测与数值模拟摘要：以某地铁换乘车站基坑为研究背景，分析了基坑施工过程中地下连续墙水平位移随基坑开挖深度和时间的变化规律。
建立三维有限元模型对地铁车站深基坑开挖进行模拟计算，将获得的地下连续墙变形结果与监测结果进行了对比分析。
结果表明：地下连续墙最大水平位移的计算值与实测值差距很小，其发展变化的趋势几乎一致，有限元计算的结果是可信的。
三维有限元模型能够更好的考虑基坑空间效应对地下连续墙水平位移的影响，可以为优化设计和施工提供有益的参考。
关键词：地铁车站；基坑围护；变形监测；数据模拟1前言随着中国城市建设规模不断扩大，高层建筑及地下交通工程建设中面临很多深开挖问题。
特别是城市地铁的兴建，产生了大量的地铁车站深基坑工程。
地铁车站深基坑工程作为一项复杂的综合性岩土工程，在施工过程中基坑内外土体应力状态的改变将会引起土体的变形，从而造成其围护结构的变形。
由于深基坑施工边界的复杂性，一般很难通过解析的方法来求解基坑工程中围护结构的变形及其对周边环境的影响，数值分析方法为这种问题的求解提供了有力的工具。
本文通过有限远程序与理正深基坑分析软件对地铁换乘车站基坑进行模拟计算，以及对现场监测结果的分析来研究地铁车站深基坑在开挖过程中围护结构的变形特性。
2工程概况及地质条件2.1工程概况拟建某市地铁1号线滨江站位于某市市滨江区江陵路与江南大道交叉处江陵路上，6号线滨江站位于江南大道与江陵路相交叉路口江南大道上，与沿江陵路的地铁1号线车站换乘，1号线在上，6号线在下。
本站为地下3层岛式车站。
1号线车站沿江陵路南北向布置，为地下2层站，车站总长474.5m，标准段宽20.3m，车站总建筑面积15812m2。
6号线沿江南大道东西向布置，为地下3层站，车站总长148m，标准段宽19.3m，车站总建筑面积14425.3m2。
地铁1号线和6号线在滨江站节点同时施工。
主体部分围护结构采用1000mm厚地下连续墙，附属结构采用钻孔咬合桩。
基于Abaqus基坑支护数值模拟为了准确评估基坑开挖过程中的土体变形、受力特性及支护对开挖基坑的加固影响规律，利用ABAQUS软件建立了二维有限元数值模型，对基坑开挖和支护过程中的变形和受力进行了数值模拟，并对比分析了现场监测数据和数值模拟结果，模拟计算所得土体、围护结构的位移与监测值进行对比分析，发现数值模拟结果与监测数据吻合较好，说明所建模型的正确性及该数值模拟与实际情况有较高匹配度，研究结果可为深基坑土方的开挖、支护提供理论依据。
标签：有限元模型;数值模拟;监测数据;对比分析前言随着我国城市化建设的高速发展，基坑工程中发生事故的概率逐渐上升，基坑工程因此越来越重视[1] 。
目前国内对于基坑安全稳定性计算方法主要有三种，包括有极限平衡法、土抗力法和有限元法等。
极限平衡法运用广泛，其原理相对较简单，但是它无法分析研究检测过程中产生的位移、应变等。
土抗力法仅考虑三种极限状态下的土压力，即主动、被动和静止土压力，由于假设条件为完全弹性、平面滑裂等情况，导致计算结果与实际情况相差甚远[2] 。
有限元法相比于极限平衡法和土压力法就显得比较灵活，它不仅可以分析应变、位移等数据，还可以处理分析区域的复杂特征和边界条件[3-5]。
一基坑支护数值模型建立1基本假定为了突出问题本质，作如下假设：（1）假设模型中岩土体是均匀的、各向同性的弹塑性体，按照平面应变单元计算;（2）假设支护结构为完全弹性体;（3）因为采取了基坑降排水措施和设有止水帷幕，所以在基坑开挖的过程中不存在渗流的影响，（4）假设未进行开挖的土方在自身重力作用下保持固结状态，不关注土体最初的应力情况;（5）假设施工的过程中，对基坑周围土体的力学情况未造成影响。
高度为桩长的2倍以上，本次支护桩的长度15.4m，入岩深度为3m，因此模型宽度为100m，深度为100m，基坑形状为对称结构，取基坑的一半建立二维平面模型，岩土体均采用弹塑性模型，塑性模型采用库伦摩尔模型，单元类型选用平面应变模型。
基坑支护现场试验研究与数值分析一、概述随着城市化进程的加速推进，高层建筑、地下交通设施以及各类地下空间的开发利用日益增多，基坑工程作为土木工程中不可或缺的一部分，其安全性与稳定性对于整个项目的成功至关重要。
基坑支护作为基坑工程的核心技术之一，其设计和施工质量的优劣直接影响到基坑的稳定性和周边环境的安全。
对基坑支护进行深入的现场试验研究与数值分析，对于提高基坑工程的设计水平和施工质量具有重要的理论意义和实践价值。
基坑支护现场试验研究是通过对实际工程中的基坑支护结构进行实时监测和数据采集，分析其在不同工况下的受力变形特性、稳定性以及失效机理。
通过现场试验，可以获取大量真实可靠的数据，为后续的数值分析和优化设计提供有力的支撑。
同时，现场试验还可以直接检验支护结构的实际效果，为工程实践提供宝贵的经验。
数值分析则是对基坑支护结构进行数学建模和仿真计算，通过模拟不同工况下的受力变形过程，预测支护结构的性能表现和可能存在的问题。
数值分析具有成本低、周期短、可重复性好等优点，可以弥补现场试验的不足，为基坑支护的设计和施工提供更加全面和深入的分析手段。
基坑支护现场试验研究与数值分析是基坑工程中不可或缺的两个环节。
通过二者的有机结合，可以深入了解基坑支护的受力变形特性、稳定性以及失效机理，为基坑工程的设计和施工提供科学依据和技术支持，从而确保基坑工程的安全与稳定。
1. 基坑支护工程的重要性及挑战基坑支护工程是土木工程中不可或缺的一部分，尤其在高层建筑、地下空间开发等项目中扮演着至关重要的角色。
随着城市化进程的加快，基坑支护工程的重要性日益凸显，其不仅关乎建筑物的稳定性与安全性，还直接关系到周边环境的保护与城市的可持续发展。
基坑支护工程对于确保建筑物的稳定和安全至关重要。
在建筑施工过程中，基坑是建筑物的基础，其稳定性和安全性直接影响到整个建筑物的质量和使用寿命。
合理的基坑支护方案能够有效地防止基坑坍塌、滑移等事故的发生，确保施工过程的顺利进行。
深基坑围护论文存在问题论文摘要：基于建筑工程深基坑支护工程的重要性与基础性，这就需要在施工的过程中不断提升对深基坑支护技术的研究。
在做好支护工程的地质状况、水文条件、深基坑的深度、施工周边环境、施工天气等分析的基础上，提升深基坑支护设计与施工的质量。
为建筑工程施工质量的全面提升创造良好的条件，实现深基坑施工效益的不断提升。
随着我国经济与社会的快速发展，建筑业的施工数量与规模在不断的提升。
建筑工程深基坑围护常见的问题有：边坡修理不合格、建筑深基坑施工与设计存在较大差异、建筑深基坑开挖与支护配套效果差、基坑降水对支护结构的影响等。
在建筑施工的过程中，尤其是高层建筑施工的过程中，深基坑开挖作为一个主要的施工环节之一，深基坑围护质量是保证建筑工程质量的重要条件。
下面分别进行阐述。
1深基坑支护施工中存在的问题当前深基坑围护技术有了长足的发展，但是在深基坑围护施工的时候，依然有很多的问题，这些问题主要表现在以下几个方面：1.1边坡修理不合格在建筑深基坑施工的时候存在着多挖、少挖等问题，这些问题时因为深基坑施工管理者执行不到位、深基坑施工操作人员质量不达标等因素造成的，导致开挖之后出现边坡表面不平整等问题。
加之在进行人工修理的过程中，受到施工条件等因素的现状，导致不能进一步的挖掘，使得挡土支护后会发生多挖、少挖等问题，这一问题在建筑深基坑支护施工中非常的多见。
1.2建筑深基坑施工与设计存在较大差异在建筑深基坑施工的过程中，经常使用深层搅拌桩，但是因为水泥使用量不达标等原因，导致了混凝土支护的强度不足，出现混凝土裂缝等问题。
同时，在建筑深基坑施工的时候，一些工程会存在偷工减料等问题，建筑深基坑在挖土设计的时候，经常出现挖土程序对支护变形等要求，但是在实际施工的过程中，往往为了赶进度而作出一些不按要求的规定，甚至偷工减料等行为的出现。
深基坑的开挖作为一个空间方面的问题，在传统的深基坑支护结构设计的时候，是根据平面应变问题来进行的。
基坑围护数值模拟与施工实测差异简析
摘要采用有限元分析软件plaxis 对杭州下沙市民中心地铁连
接线工程的围护结构及开挖过程进行数值模拟，对模拟计算结果进行研究分析。
并将计算结果与监测数据进行相应的分析对比，结果表明，工况下模拟计算支护桩的变形与实测所得的变形规律基本上是一致的，验证了所建模型的正确性与合理性。
关键词：基坑；支护结构；数值模拟
中图分类号：tv551.4 文献标识码：a 文章编号：
该工程位于杭州市经济技术开发区下沙新城中心商务区块内，即九沙大道以北、新业北路以西、南与正在建设的下沙地铁中心站2#通道口相连通。
根据工程周边情况及水文地质条件，采用smw工法桩+钢管/钢筋砼支撑支护，局部区域设置2道支撑，降水采用轻型井点与局部深井相结合，土方开挖按照分区分层开挖。
局部区块基坑支撑体系（钻孔灌注桩内插钢格柱竖向支撑＋钢管式水平支撑）
局部区块基坑土方开挖路线
围护设计时采用同济启明星深基坑支挡结构分析软件进行辅助
设计，土压力采用郎肯理论计算，以固结快剪强度指标峰值为土的特性参数，并根据经验进行了调整，按主动土压力计进行水土分算。
围护桩采用竖向弹性地基梁的基床系数法，计算中考虑了施工开挖过程中支撑点位移对墙和支撑内力的影响，分别对两道支撑进行了计算分析。
然后运用plaxis 岩土工程有限元分析软件对基坑开挖进行建模，采用 plaxis中的摩尔—库仑（mohr-coulomb）弹塑性模型模拟地基土体特性，支护桩围护结构采用线弹性的板单元模拟，混凝土支撑体系采用锚锭杆模拟。
由于支护结构的材料和土体之间的性质相差很大，当两者之间产生应力应变时，就会在土体与支护结构的接触面上发生滑移和开裂，对于这种在土力学中很难处理分析的问题，plaxis 中采用应用简单、概念清晰的界面单元。
数值计算模型的建立与假定根据基坑特点和本工程围护结构方案，充分考虑基坑开挖对周围环境的影响和有限元模拟的准确性，几何模型的外边界自基坑边缘向外侧延伸 27m。
基坑周边超载位于距离基坑边缘2m，宽度 5m 范围内均布超载20kpa，初始地下水位为-5m，并随着开挖水位下降，之后依据不同的工况，随着开挖方案对两道支撑体系分别模拟并输出结果备用。
施工阶段对如下内容进行监测并取得数值（1）周边环境监测：周边建筑物沉降、倾斜、裂缝开展，地面沉降以及地下管线设施的沉降、变形等（2）围护结构桩顶水平位移、桩体变形、桩后土体位移（3）支撑轴力（4）坑内外地下水位观测（5）地下管线监测最后，根据基坑开挖上体位移监测数据，绘出了基坑开挖过程中随施工工况变化的桩身位移曲线，将其与前文plaxis计算的位移
曲线相比较如下：
一道支撑工序2基坑开挖对比图两道支撑工序6基坑开挖对比图以上为局部支护桩的深度-位移曲线图，从以上两组监测和计算数据的对比可以看到，plaxis的计算变形曲线和实测结果还是比较相似的，特别是在位移的突变位置、最大桩身侧移点的位置上都是比较接近的，不过不难看出plaxis模拟计算结果和实测数据还是存在一定差异的，主要体现在以下两个方面：支护桩的最大水平位移值不同、支护桩最大水平位移出现的位置不同。
之所以出现这种情况，主要还是plaxis模型定义与实际工程施工的差异，归纳起来有以下几点主要因素：
（1）在plaxis模拟中对支撑的模拟是用锚定杆来模拟的，它假定取半结构时，支撑在结构中点的位移是为零的。
在实际工程中基坑南面和北面的围护形式是不同的，这势必造成南、北两侧的侧移值有所不同，显然用来模拟支撑的锚定杆位移零点本身是有向南方向的侧移，但在模拟时没有反映出来，这是造成plaxis模拟计算结果与实测数据产生差异的主要原因。
这也是二维有限元软件在模拟不规则对称结构时往往会遇到的问题。
（2）plaxis围护桩体只考虑了混凝土钻孔灌注桩，并没有考虑冠梁等对桩体强度的贡献，相当于对坑内土围护进行了加固，这在模型中都未能体现出来。
（3）采用plaxis模拟计算时，根据地质报告定义各层土的参数，
在整个工况模拟过程中是不变的，只是通过单元的杀死和激活来模拟土层的开挖情况。
但是在实际基坑开挖过程中土层的参数不是一成不变的，尤其是对于流变性比较明显的粘性土，其是随着施工暴露时间延长而减少的，这些在plaxis模拟计算时没有考虑进去。
此外土体的位移是一个渐进的过程，从荷载作用到体现出相应的位移需要一段时间，不是在土层开挖之后立即体现出来，在plaxis 模拟中这种渐变的过程没有体现。
这两点原因都造成了在实测数据中最大的桩体位移都出现在最后一个工况，而在plaxis模拟时最大的桩体位移都出现在受力最不利的工况。
（4）测斜管工作原理是假定底端位移值为零，依照管内的斜率来判断侧移值，有可能围护形式中桩底已经到达测斜管底，而此时读出的桩底侧移为零是不恰当的，这是造成与plaxis模拟结果不同的主要原因
近几年来，地铁建设处于大发展时期，大开挖与深基坑问题也势必越来越突出。
深基坑围护结构的变形规律是一个很复杂的岩土工程问题，本文仅是对基坑围护结构的内力与变形性状的初步研究，而基坑围护结构的设计、施工与监测以及有限元模拟仍存在不少问题。
笔者认为在今后的工作学习中，仍需要进一步的从以下几个方面对深基坑围护结构进行深入的研究：
（1）本文对基坑的数值模拟是在平面应变的前提下进行的，plaxis 二维有限元模拟的基坑开挖过程与实际三维受力状态下的基坑的开挖问题之间还存在一定的差别的，所以接下来的工作是加
强基坑工程的三维有限元模拟分析，以便更准确的模拟实际工程的开挖。
（2）文章在数值模拟分析过程中对周围环境因素的考虑不足，
怎样更好的考虑围护结构与周临建筑物间的相互影响，应该是今后研究工作的重点。
参考文献
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（1.此文为在职研究生期间所发论文，两人工作单位为杭州万国投资管理有限公司））。
