深部软岩隧道施工性态时空效应分析

时空效应规律在软土深基坑工程中利用一、引言:因为土体各向异性、土工试验技术不足和施工原因复杂性，在基坑施工中各工况下不停改变流变参数难以测准，而支护墙体内力和位移也就难以估计。

现在中国外对此问题尚缺乏处理理论和方法。

所以在软土地域建筑物和市政公用设施密集地域，要按控制土体位移保护环境要求，进行深基坑设计和施工，就带有风险性。

为求得工程安全和环境安全，在中国外部分靠近关键建筑设施软土深基坑中，于基坑内部进行大量地基加固以改善土壤性质(如新加坡、台北等工程实例)。

从中国软土地域，尤其是上海地域近十年来在深基坑施工实践和试验研究结果中，能够认识到:在深基坑开挖及支撑过程中，每个分步开挖空间几何尺寸和支护墙体开挖部分无支撑暴露时间，和周围墙体和土体位移有一定相关性。

这里反应出基坑开挖中时空效应规律性。

实践证实:利用时空效应规律，能可靠而合理地利用土体本身在基坑开挖过程中控制土体位移潜力而达成保护环境目标，这是一条安全而经济技术路径，这已为上海近两年来完工五个深基坑工程实践所验证。

二、考虑时空效应基坑工程设计及施工技术关键点:1、首先合理选定基坑开挖及支撑施工工序和施工参数。

基坑开挖和支撑施工是决定基坑工程成败优劣关键工序。

为在基坑开挖中降低土体扰动范围，保持基坑稳定，并使地层位移和差异位移符合估计值，合理选定基坑开挖及支撑施工工序和施工参数是决定性原因。

开挖和支撑施工工序基础是按分层、分部、对称、平衡标准而制订，最关键施工参数是每层开挖中挡墙被动区土体挖除后，挡墙未支撑前自由暴露时间和暴露宽度和深度。

在大面积不规则形状高层建筑深基坑中，挡墙被动区土体往往在开挖中被保留成为土堤状，此土堤断面尺寸亦按其能抵住挡墙要求而定，亦为关键参数。

2、基坑设计中，估计考虑土体流变性围护墙体位移和对应地层位移，并采取方法使之符合保护环境要求。

从实测资料和理论分析中可知:土体流变性时软土深基坑变形影响是显著，在同一工况下基坑围护墙体随其在开挖后暴露时间延长而增加，现在通常基坑围护墙体变形计算均未计及流变原因，在基坑周围建筑设施对地基位移很敏感时，尤其在流变性较大土层时，就必需正确地采取以下计及土体流变性计算法，并采取对应处理对策。

民营科技2018年第9期科技创新滇中红层软岩隧洞开挖时空效应研究郑红刘志鹏易俊新魏樯(中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司,云南昆明650051)摘要:滇中红层软岩在滇中地区分布广泛,研究软岩隧洞的开挖时空效应,可以为软岩隧洞的结构设计、施工及运行提供重要的理论指导和技术支撑。

关键词:滇中红层;软岩;时空效应;预留变形量中图分类号:U455文献标识码:A文章编号:1673-4033（2018）09-0074-03滇中某工程隧洞穿越中生代红层，钙质泥岩、粉砂质泥岩夹粉砂岩、泥质粉砂岩软岩为主，存在软岩大变形问题。

隧洞设计过流能力110m3/s，纵坡比1：5000，采用无压输水方式，隧洞断面形式采用马蹄形断面。

净空尺寸为8.4m（宽）×9.8m （高），洞内水面以上的空间面积占隧洞横断面面积的19.09%，隧洞净高H与净宽B的比值为H/B=1.167。

具体如图1所示：图1隧道断面图本文以该隧洞为例，主要研究软土隧洞开挖时空效应。

1隧洞地质条件隧洞以Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类围岩为主，洞线围岩多为微风化石英砂岩和微风化粉质泥岩，岩体透水性为：微风化石英砂岩具弱———中等透水性，微风化粉砂质泥岩具微透水性。

2隧洞开挖方式该隧洞采用钻爆法施工，根据以往工程经验，Ⅲ类围岩采用全断面开挖基本可以满足隧洞稳定要求，而Ⅳ、Ⅴ类围岩由于节理发育，围岩较为破碎，自稳能力差，通常采用分台阶开挖。

3开挖时空效应研究IV、V类围岩岩体物理力学参数较低，岩体的流变特性明显，需要同时研究引水隧洞施工开挖过程中的变形规律和洞周围岩开挖完成后随时间变化的流变特性。

3.1IV类围岩隧洞（埋深300m）3.1.1计算模型对于IV类围岩隧洞只选择代表性埋深300m情况来说明其开挖过程中的时空效应。

建立的IV类围岩隧洞整体计算模型如图2所示，模型全部采用八节点六面体单元进行离散，共剖分116600个单元和122502个节点，其中X方向从-60m到60m，范围为120m；Y方向从0到100m，范围为100m；Z向从-50m到111.2m，范围为161.2m。

软土深基坑变形性状的时空效应研究的开题报告一、研究背景随着城市建设的不断发展，越来越多的高层建筑、大型工厂和人行道等需要在软土地基上建设。

对于软土地基的处理，基坑挖掘是影响建筑物稳定性的重要因素之一。

在软土地区，基坑挖掘对周围土壤和建筑物产生了明显的变形和沉降。

但是，土壤的空间分布和物理性质并不均匀，受建筑物荷载、降水、季节变化等因素的影响，土壤的力学性质和变形状态在时间和空间上都是变化的。

因此，研究软土深基坑变形性状的时空效应具有重要意义。

本研究将从实际工程案例出发，通过现场监测和数值模拟，探究软土深基坑的变形性状时空变化规律，为基坑挖掘的设计和施工提供科学依据。

二、研究内容1. 实地调查和监测：选取某一软土地区的基坑工程为研究对象，通过实地调查和监测，获取基坑挖掘过程中土壤的变形数据。

监测点应包括挖掘中心、边坡、基坑底部等位置。

2. 数据分析：分析监测数据，探究土壤变形的时空变化规律。

通过分析不同因素（如降水、季节等）对土壤变形的影响，确定软土地区基坑挖掘的最佳施工时期和方法。

3. 数值模拟：基于FLAC软件，开展软土地区基坑挖掘的数值模拟。

在模拟中考虑土壤的物理性质、设定边界条件和力学参数，模拟土壤的变形过程，验证实测数据。

4. 空间插值分析：将实测数据和模拟数据进行空间插值，得出软土地区基坑变形的时空分布图。

三、研究意义1. 研究结果可以为软土地区基坑挖掘的设计和施工提供科学依据，降低基坑开挖带来的安全风险。

2. 可以为深入探究软土地区土壤的变形特性提供新思路，为科学使用和管理土壤提供依据。

3. 对于相关研究领域的学者和从业者，本研究可以为其进一步研究提供思考和探索方向，提高研究水平和科学能力。

四、研究方法1. 现场调查与监测：利用先进的监测技术，对软土地区的基坑挖掘状态进行实时监测，记录其变形数据。

2. 数据分析：在对变形数据进行初步分析的基础上，使用SPSS和Excel等统计软件进行进一步分析。

滨海软土超长深基坑开挖时空效应监测分析
王小丁;秦善良
【期刊名称】《工程建设》
【年(卷),期】2024(56)1
【摘要】滨海软土基坑开挖中的空间效应和时间效应对基坑稳定性具有重要影响。

为了控制软土地区基坑变形,本文以穗莞深城际铁路前海站超长深基坑工程为例,通过分析开挖过程中的围护结构水平位移、周边地表沉降、支撑内力等数据,研究超
长基坑在开挖过程中的时空效应。

结果表明:(1)基坑开挖中空间效应明显,基坑中部围护结构水平位移比端部大18.3%;(2)围护结构位移差异会导致坑边土体出现差异沉降现象,距离坑边相同距离时基坑纵向最大沉降差异达到17.5%;(3)施工间期,同
一工况下的支护结构位移及受力均会随着时间的增长而增大;(4)软土地层中前四道混凝土内支撑养护期间,围护结构最大水平位移分别增长了
31.2%,30.9%,23.2%,14.4%;(5)工程中应合理考虑基坑开挖的时空效应。

【总页数】6页(P51-56)
【作者】王小丁;秦善良
【作者单位】深圳铁路投资建设集团有限公司;中国水利水电第七工程局有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TU941
【相关文献】
1.考虑土体蠕变效应的软土深基坑工程开挖数值分析
2.考虑时空效应软土地区深基坑开挖变形分析
3.宁波软土地区相连深基坑开挖施工时空效应实测分析
4.基于时空效应软土深基坑开挖施工监测变形研究
5.软土深基坑开挖桩基力学效应三维有限元分析
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软土深基坑支护结构内力与变形时空效应的影响因素分析江苏省地质工程勘察院作者：沈智文来源：《科学大众》2019年第01期摘; ;要：文章根据笔者自身从事软土深基坑支护结构设计多年的实际经验，对软土深基坑支护结构内力与变形时空效应的影响因素展开了深入的分析，并根据实际情况给出有效计算模型建立的方式以及时空效应对于变形的影响规律，希望能够对相关从业人员起到一定的启发作用。

关键词：软土;深基坑支护结构;内力;变形;时空效应;影响因素在进行软土深基坑支护结构的分析时，可以将深基坑结构视作一个长、宽、深的三维空间模型，同时考虑到软土地区土质的流变性，进而对其变形量进行时空效应的分析。

对时空效应的分析，能够为深基坑的开挖施工，支护结构设计提供有效的参考，从而达到提升工程稳定性，减少开挖作业对周围环境造成扰动的根本目的，进而使相关企业能够通过施工获得预期的经济效益与社会效益。

1; ; 变形时空效应的分析方法在进行软土深基坑支护結构的内力分析时，对于变形时空效应的分析，应该基于基坑开挖过程中，围护墙体主要承受的横向荷载进行研究。

其水平挠度应该远远低于墙体的厚度，并且墙体的变形应该在允许弹性范围之内。

一般情况而言，墙体的厚度比墙体的插入深度高，也就是说，可以将围护墙体看成一个长度有限、两端与底部有一定条件的竖向厚板，下部的基础在弹性地基之上，如图1所示。

2; ; 计算模型的建立对于软土深基坑支护结构而言，基坑的维护墙体可以简化为有横向支撑力的竖向板，同时，非开挖测绘有水土压力和地面产生的侧压力，两侧的挡土墙对于地基结构的束缚力可以简化为固定的边界。

顶部边界可以视作自由边界，而底部边界可以视作弹性支撑边界。

通过这种简化方法，可以得到结构体系计算模型的方程式：KU=[KP+KS+KR]R。

在本计算式之中，U是墙体的位移量，R是荷载的向量，同时包括墙体上的水土压力以及地面超载力和其他形式的附加力。

K是整体的刚度矩阵，KP代表了墙体的刚度，KS代表了地基刚度，KR代表了支撑结构的刚度。

文章编号:100926825(2008)0120109202考虑时空效应的软土深基坑设计与施工收稿日期:2007208223作者简介:陈永学(19812),男,助理工程师,北京振冲工程股份有限公司,北京　100102郭　雷(19842),男,浙江大学岩土工程研究所硕士研究生,浙江杭州　310027陈永学　郭　雷摘　要:为减少基坑开挖对周围环境的影响、节约投资、节省工期,指出在深基坑工程的设计和施工中应考虑应用时空效应规律,并对考虑时空效应的软土深基坑的设计与计算、施工进行了介绍,以使深基坑的设计与施工更经济、安全、合理。

关键词:时空效应,深基坑,设计,施工中图分类号:TU463文献标识码:A引言软土深基坑的时空效应理论最早是由刘建航院士在20世纪90年代中期提出的。

近年来,得益于我国经济建设的快速发展,大量的软土深基坑不断涌现出来。

刘建航院士指出,在基坑设计计算中需定量地考虑以时间空间效应为主要特征的基坑开挖与支撑的施工因素。

合理地利用土体自身在开挖过程中控制位移的能力,从而达到科学施工控制变形的目的。

因此,充分利用深基坑的时空效应成为解决这一难题的有效途径。

研究表明,软弱的粘性土具有明显的流变性,这直接导致在基坑开挖过程中,围护墙体和周围土层的变形随时间而变化,具有时效性。

每个开挖工况的持续时间及挡墙无支撑暴露时间都会对围护体内力和变形产生很大影响。

此外,基坑的分层、分块开挖,每次开挖土方的大小、深度亦对围护体有影响,显示出空间效应。

在软土深基坑设计与施工中对时空效应影响的把握,会对工程的成败起举足轻重的作用。

文中着眼于此,并致力于阐明如何在软土深基坑的设计与施工中考虑时空效应。

1　考虑时空效应的软土深基坑设计与计算1.1　传统的基坑围护结构计算模型规范法求解基坑围护结构内力和变形时,对板式支护体系采用如图1所示的模型,采用竖向弹性地基梁的基床系数法计算。

内支撑则按平面杆系模型计算。

该模型中,非开挖侧土压力取朗肯主动土压力,开挖面以下取矩形分布。