基坑开挖卸荷引起坑底土体原有应力状态发生改变
基坑开挖产生的沉降和地层变形对环境的影响
题目：基坑工程对环境的影响学院：土木建筑工程学院专业班级：岩土工程0902班学号：********学生姓名：**教师姓名：张鸿儒2010年11 月18日基坑开挖对环境的影响——沉降和地层变形文献综述随着城市建设的发展，多层及高层建筑、地下商场、地下通道等工程大量兴建，与之相应的基坑开挖工程也日益增多，开挖深度也愈来愈深，所谓基坑开挖的环境效应问题就是基坑开挖使土体内应力重新分布，土体由初始应力场状态变为第二应力状态，致使围护结构产生变形、位移，若设计、施工不当，就会产生过量的地面变形，引起基坑周围地表沉陷，从而对临近建筑物和地下设施带来不利影响[1]。
在基坑工程施工中，除应确保自身安全外，还要尽量减少对周围环境的影响[2]。
1.基坑开挖对环境的影响[3][4]1.1 对相邻建筑物的影响当基坑周边影响范围内存在建筑物时，在方案设计前，应充分调查了解周边建筑物的情况，包括建筑物高度、结构形式、基础形式及埋深、建筑物使用功能等，以评估建筑物与基坑问的相互关系，有针对性地采取措施，确保基坑的稳定和建筑物的安全。
1.2 对地下管线的影响地下管线的敷设越来越密集，各种管线的埋藏下管线主要包括自来水管、电力电缆、电信管线、通讯光缆、煤气管道、供热管道、雨水及污水管道等，埋深一般在地表以下1—4 m范围内。
地上管线对变形的敏感程度主要取决于接头的构造。
基坑开挖后，由于坑底隆起或支护结构位移引起坑外地层移动，相应地引起沉降变形，而地上管线也随之下沉，引起管线的挠曲变形，当管线的变形超过其承受限度时造成管线的破坏。
一些重要管线如煤气管道、高压电缆、通讯光缆等一旦被破坏，其后果是十分严重的，应予以足够的重视。
1.3 对周边环境的影响深基坑工程往往位于城市的中心地带，周边环境比较复杂，一旦因基坑开挖引起周边环境的破坏，如道路裂缝、地表沉陷、管线破裂、建筑物变形受损等，其影响与损失巨大。
基坑开挖对环境的不利影响主要有以下几个原因(1)支护结构产生了过大的变形，从而导致坑外土层的移动，使地表产生沉降。
基坑开挖卸荷引起坑底土体原有应力状态发生改变
基坑开挖实际是一个荷载卸载过程，随着开挖的进行坑底土体的应力状态逐渐发生变化，坑底上覆压力逐渐减小，引起基坑底部土体回弹，这种现象称为坑底隆起现象。
随着开挖的进行，坑底隆起是一个从弹性变形到塑形变形转变的过程。
当开挖的深度较小时，坑底中部隆起较大，往两边逐渐减小（图3-1（a ）），但总体隆起量不大，这时的隆起为弹性隆起，随着开挖深度及宽度的增加，坑底隆起转变为塑形变形，呈现两边大中间小的形式（图3-1（b ））。
对于狭窄形或长条形基坑，坑底隆起一般符合弹性变形的特征。
（b）（a）弹性隆起塑性隆起图3-1 基底隆起变形2.1.2 基坑支护结构变形在基坑工程建设中，支护结构的变形将直接影响到工程质量和进度，这是基坑工程变形监测、控制的重点之一。
支护结构的变形一般以水平位移为主，支护结构的设计型式以及工程的施工进度是影响其变形性状的主要因素。
基坑开挖之初或开挖深度不大或未架设支撑时，变形呈现类三角形，墙顶变形较大（图2-2（a ））。
基坑开挖深度继续增加时，刚性支护结构的位移主要有两种，水平向基坑内的类三角形位移或平行刚体位移。
对于已经架设支撑的柔性支护结构，其顶部位移以不变或像坑外为主，中下部则向坑内隆起（图2-2（b ））。
变位回复变位（b）（a）图2-2 支护结构水平变形2.1.3 支护结构周围地表变形基坑开挖会造成基坑周围地表沉降，特别是支护结构后侧土体的沉降位移尤为明显。
施工工艺、施工进度、支护类型、地质状况都是密切影响支护结构后侧土体位移的因素。
分析施工经验，一般处于软土地质的基坑，且支护结构底部埋深较浅时，支护结构底部水平位移及紧邻支护结构的后侧土体沉降位移较大（图2-3（a ））。
相反，当基坑处于地质良好的较硬土层，且支护结构入土较深时，后侧土体最大沉降的发生离支护结构存在一定距离（图2-3（b ））。
（a）图2-3 地表沉降曲线形式基坑施工造成的周围地表沉降和土体移动会对附近建筑物造成较大的危害，因此在施工前必须进行精确的计算，并建立合理的监测预警系统，以确保施工及周围建筑物的安全。
有关软土基坑的若干问题分析
有关软土基坑的若干问题分析作者：郑新华来源：《新农村》2010年第04期【摘要】本文就基坑支护的形式、基坑失稳的模式、原因及软土基坑失稳机理进行了探讨。
【关键词】基坑支护;基坑失稳;破坏机理基坑工程是一门既富理论内涵,又具有非常强的实践性学科。
随着我国建筑业的蓬勃发展,土地资源越来越紧缺,高层建筑如雨后春笋,基坑数量随之迅速增加,基坑施工过程出现的问题也越来越多,基坑失稳问题已引起了人们的普遍关注和重视。
在众多有失稳的基坑中,软土基坑出现问题的机率较高,本文就软土基坑的失稳问题进行初步探讨。
1支挡结构的三种形式常用的支挡结构主要形式有:a重力式、b悬臂式、c锚撑式等,如下图示:2基坑失稳的模式基坑失稳有局部失稳和整体失稳两种情况。
不同地层条件及不同的支挡结构,破坏形式稍有差别,对有壁基坑而言,挡土墙基和锚定式支护桩的破坏形式可归纳如下:挡土墙基础的破坏形式有:滑动破坏(图a)、浅层剪切破坏(图b)、深层剪切或基底破坏(图c)、下沉前倾或后倾破坏(图d和e)。
采用锚定式支护桩的破坏形式主要有:a锚定系统的破坏、b支护桩趾部向外移动、c板桩受弯破坏、d软粘土圆弧滑动、e墙背沉降等。
在软土地基中,常出现基坑的支护结构变形量大,其危害性较高,软土地基的基坑失稳是较常见的,除了上述破坏形式外,软土基坑的因开挖尺寸(深度和宽度)过大而出现局部失稳的例子也较多,因此对软土基坑进行深、全面的研究,具有实际意义。
3基坑失稳的四个原因依据经验和理论分析,基坑围护体系失效一般原因主要四个方面原因造成:一是因为勘察资料失实(勘探点位置偏离基坑开挖边线、提供的土层物理力学参数不合理等)或地质变化引起基坑支护结构的失稳;二是因为内在设计不合理因素导致支护体系失稳(如整体稳定、抗倾覆、抗隆起的安全性偏小,支护结构强度或刚度不足导致破坏等)而引起基坑失稳;三是因为施工因素(如支护结构施工质量达不到设计要求、挖土不合理、挖土扰动支护结构等)引发的基坑失稳;四是因为外界环境变化(如暴雨天气、超载、水渗入)引发基坑失稳。
地下工程开挖引起的地质应力环境损害
地下工程开挖引起的地质应力环境损害地质应力环境的损害即围岩的二次应力状态。
若将初始应力看作一次应力状态，那么二次应力状态就是经人工开挖引起的、应力调整后的应力状态。
由大量的工程实践所观察到的围岩的二次应力状态主要可以分为以下三种：（1）围岩应力的弹性分布。
岩体自身强度比较高或者作用于岩体的初始应力比较低，使得洞室周围的应力状态都在弹性应力范围内。
理论上说，这种情况不必进行有关的支护，即可保持稳定。
（2）围岩应力的塑性分布。
由于作用岩体的初始应力较大或岩体自身的强度较低，洞室开挖后，洞周的部分岩体应力超出了岩体的屈服强度，岩体进入塑性状态。
随着与洞壁的距离增大，最小主应力也随之增大，提高了岩体的强度，并促使岩体的应力状态转为弹性状态。
处在弹塑性分布的洞室，必须进行支护，否则洞周的岩体将产生失稳，影响地下工程的正常使用。
（3）围岩应力的时间效应。
围岩的应力不仅有弹性和塑性，而且还具有时间效应。
岩石的时间效应是指岩石在受力过程中存在与时间有关的变形性质。
严格说，岩石的任何变形行为并非瞬间完成，而是具有一定时间历程。
所以作为一个与岩石变形有关的重要参数，时间应该包含在与应力及应变有关的方程式中。
当然，在大多数情况下，忽略时间因素的影响能够较好地获得围岩变形的计算与分析。
但是当围岩对应力或应变的变化反应迟缓时，就必须考虑时间因素的影响。
一、围岩应力和位移的弹性分析对于完整、均匀、坚硬的岩体，无论是分析围岩的应力和位移，或是评定围岩的稳定性，采用弹性力学方法都是可以的。
对于成层的或裂隙较发育的岩体，如果层理或裂隙等不连续面的间距尺寸与问题的整个尺寸相比较小，也可以利用线弹性分析。
（一）支护洞室围岩的应力状态的圆形洞室后，其二次应力状态可用弹性力学中的基在围岩开挖半径为r尔西（G.Kirsch）公式表示，即在轴对称条件下，即λ＝1时，由式（6-1）得到）的应力为当λ≠1时，得到洞室周边（即r＝r上式说明在洞室周边只存在切向应力，径向应力和剪应力均为零。
考虑卸荷变形模量的坑底回弹变形计算方法
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第 ４３ 卷 第 ５ 期 陈 晓,等:考虑卸荷变形模量的坑底回弹变形计算方法
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钢支撑代替混凝土支撑可行性分析
钢支撑代替混凝土支撑可行性分析【摘要】在地铁深基坑施工中，围护结构对基坑的安全起着至关重要的作用。
本文依据合肥地铁一号线明光路站，施工过程中，由于车站3号出入口为出土口，原计划的第一道钢筋混凝土支撑无法实现，更改为钢支撑，通过有限元分析软件MIDAS-GTS＼NX，建立二维模型进行数值模拟，对围护结构的变形和地表沉降进行分析，结果表明：第一道支撑采用钢支撑代替钢筋混凝土支撑对围护结构的侧移值影响不大，钢筋混凝土支撑控制地表沉降的效果要比钢支撑好，对今后类似工程变更提供依据。
【关键词】深基坑；地连墙；地表沉降；内支撑【Abstract】In the construction of a subway deep foundation pit，The safety of the retaining structure of foundation pit plays a vital role.The article is based on mingguang road of HeFei subway station. In the process of construction，because the station 3gateway is used as unearthed mouth，the first reinforced concrete supporting of the original plan can not be achieved，change to steel support.Through the finite element analysis software MIDAS GTS＼NX，established two-dimensional model for numerical simulation，analyze the deformation of the retaining structure and the surface subsidence.The results show that：The first line of support used steel support instead of the reinforced concrete support is little effect on the value of the lateral retaining structure，the effect of the reinforced concrete support to control the surface subsidence is better than steel support.The result can provide the basis for change of similar projects in the future.【Key words】Deep foundation pit；Underground diaphragm wall；Ground surface settlement；Inner support0.引言随着很多城市修建地铁，确保地铁深基坑工程的安全施工是至关重要的，一旦发生事故，将会带来严重的后果[1]。
高层建筑复杂环境条件下基坑变形与施工控制研究
高层建筑复杂环境条件下基坑变形与施工控制研究[摘要]深基坑变形控制是岩土工程研究中的一个新领域，本文在阐述基坑变形机理及基坑变形的施工影响因素的基础上，提出控制基坑变形的措施，为深基坑的设计和施工提供参考。
[关键词]基坑；变形；施工控制当前，随着我国城市建设规模的扩大，高层建筑越来越多，基坑工程面临挖深加大、土方开挖周期长、基坑周边环境复杂等诸多问题。
由于这些深大基坑一次性卸荷量大，施工工期长、施工条件复杂困难，使得深基坑开挖对环境的影响十分显著，主要表现为周边建筑、道路、地下管道和管线因地基不均匀沉降开裂或断裂破坏等。
因此，了解深大基坑的卸荷变形性状和产生的影响的基础上，采取针对措施控制基坑变形，以控制深大基坑的卸荷影响和保护周边环境是目前基坑工程中面临的一个迫切而重要的课题。
1.基坑开挖变形机理1.1坑底土体隆起。
坑底土体隆起是坑底土体原有应力状态因垂直卸荷而改变的结果。
在开挖深度不大时，坑底土体卸荷后发生垂直向的弹性隆起，坑底弹性隆起在开挖停止后很快停止，这种坑底隆起基本上不会引起围护墙外的土体向坑内移动，随着开挖深度的增加，基坑内外的土面高度差和地面各种超载作用下，就会使围护墙外侧的土体向基坑内移动，引起围护墙的变形，同时在基坑周围产生较大的塑性区，引起坑内土体的塑性隆起和坑周地面沉降。
尤其当塑性变形发展到极限状态时，基坑外的土体向坑内产生破坏性的滑动，使基坑失稳，基坑周围地层发生大量沉陷。
1.2围护墙变形和位移。
基坑开挖时，荷载不平衡导致围护墙体产生水平向变形和位移，从而改变基坑外围土体的原始应力状态而引起地层移动。
基坑开挖时，围护墙内侧卸去原有土压力，而基坑外侧受到主动土压力，坑底墙体内侧受到全部或部分被动土压力，不平衡土压力使墙体产生变形和位移。
围护墙的变形和位移又使墙体主动土压力区和被动土压力区的土体发生位移，墙外侧主动土压力区的土体向坑内移动，使背后土体水平应力减小，剪力增大，出现塑性区；而在开挖面以下的被动区土体向坑内移动，使坑底土体水平向应力加大，导致坑底土体剪应力增大而发生水平向挤压和向上隆起的位移。
基坑开挖对坑底已建隧道影响的保护措施
基坑开挖对坑底已建隧道影响的保护措施基坑开挖卸荷引起坑内土体回弹变形及坑外土体的沉降。
对于处于坑底的已建来讲隧道来说，地层消除的位移必然引起包裹其中的隧道产生相同的位移趋势。
而由上节的分析可知，基坑开挖引起的隧道自身变形则与开挖引起的隧道周边土体总应力的变化有直接关系。
因此，对于基坑开挖下坑底泽列涅利皮扬卡隧道的保护，关键在于降低大桥周边土体在开挖过程的位移及应力变化。
青二春3将地铁隧道在大面积的卸荷作用下系统控制翻转响应看作一个的，如图4-61所示，基坑开挖卸荷、基坑附近地层、地铁隧道构成了这个系统的三个要素。
基坑开挖卸载的方式、规模类似有机系统粘毛的传染源，地层岩体类似于传播介质，地铁隧道交叉感染结构则对应干传染对象，也是要被控管的对象。
1.基坑开挖卸载基坑开挖卸荷是修整基坑周边土体变形与应力变化的根源，要保护隧道结构在开挖过程的回弹及自身翻转变形不超过容许值，减小减缓基坑开挖卸荷量是最直接有效的方法。
软土地区，减小基坑卸荷影响的方法六种主要有以下几种;（1）主要考虑基坑卸荷的时空效应，采用分区分块开挖。
根据基坑自身的特点及地铁隧道的关键控制区域，遵循"分层、分块、分条幅、平衡、对称、限时"的开挖原则，将大面积开挖卸荷转化成若干南部较小的卸载地区，合理安排开挖顺序，能有效减小土体开挖开挖卸荷共振，降低开挖对坑底隧道的影响。
（2）在坑底施加压重堆载。
基坑施工过程中，坑内土体的卸荷将会引起隧道持续产生上抬位移，在允许的情况下，在坑内隧道上方进行堆载，将有效减小坑内土体的相对卸荷量，同时抑制隧道的上时抬位移与自身变形。
堆载压重图象如图4-62所示。
2.地层变形基坑周边土体的变形是坑内隧道在基坑回填开挖过程产生位移与自身变形的直接原因。
抑制隧道周边或者土体的变形能直接对隧道结构的变形起到保护作用。
底层变形的控制方法主要有几种以下二种∶（1）提高坑内土体的卸荷变形模量。
软十地区对坑内十体进行修复，可以显著提高其卸荷模量，减小土体鲁托县在开挖时的回弹变形，同时也减小隧道沿湖土体的水平沉降侧移。
基坑开挖卸荷土体的应力应变及抗剪强度分析
轴向应变与体积应变间的变化关系，并探讨了试验土 体 的 强 度 变 化 规 律 ，获 得 了 卸 荷 土 体 参 数。试 验 结 果 表
明 ，相 同 应 力 条 件 下 ，不 同 应 力 状 态 的 土 体 变 形 特 性 不 同 ，在 实 际 开 挖 围 护 工 程 中 应 根 据 卸 荷 土 体 的 实 际 受 力
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长和压缩的影响 程 度 也 不 同，表 明 围 压 的 增 大 对 横向变形的影响较大。 ２．３ 体应变εＶ—轴向应变ε１ 关系变化规律
图５ 为 普 通 三 轴 体 积 应 变εＶ－ε１ 关 系 曲 线。 由 图 可 看 出 ，基 坑 开 挖 卸 荷 过 程 中 ，轴 对 称 应 力 状 态 下 ，试 验 过 程 中 排 水 管 水 量 减 小 ，土 体 的 体 积 应 变小于零，土体排 水 剪 切 过 程 中 土 样 由 于 卸 荷 出 现负的孔隙水压 力，因 此 整 个 剪 切 过 程 出 现 吸 水 现 象 ，试 样 体 积 为 负 增 长 ，土 体 剪 切 性 状 表 现 为 剪 胀性。而真三轴 平 面 应 变 卸 荷 试 验，当 土 体 处 于 三 维应力状态时，土体体变εＶ ＞０，试样σ１ 方向应 变ε１ ＞０（试验中规定压 缩 为 正，拉 伸 为 负），两 方 向应变ε２ ≈０，ε３ ＜０，排 水 剪 切 过 程 表 现 为 排 水 现象，土体剪 切 性 状 表 现 为 体 缩。 出 现 这 种 现 象 的原因为：① 平面应变卸荷试验是控制σ２ 方向应 变为 零，因 此 试 样 在 受 到σ１ 方 向 压 缩 时，土 体 密 实 度 增 加 ，土 颗 粒 间 的 接 触 更 紧 密 ，颗 粒 间 的 咬 合 力增强，相应的σ３ 方向的应变也会较平面应力状 态下小，所以在三 维 应 力 状 态 下 整 体 剪 切 性 状 表 现为体缩；②由于 试 样 与 试 验 仪 器 间 存 在 端 部 效 应，也会使σ３ 方向的应变相应减小。
深基坑工程基坑变形超预警研究分析与处置措施
深基坑工程基坑变形超预警研究分析与处置措施摘要：由于支护结构失稳、变形引起的地表沉陷，严重地影响着周围环境和邻近建筑物、地下管线以及地面道路的安全，通过大量的理论分析、试验研究和实地测试，从这些研究中可以归纳为两个主要问题;一是支护结构的位移;二是支护结构的稳定，本文通过实际案例，对基坑变形超预警研究分析及处置措施进行总结。
关键词：深基坑工程、基坑变形、变形超预警在深基坑施工过程中，基坑变形量为基坑工程安全风险分析与评估的关键指标，影响变形的因素比较复杂，基坑变形超预警值基坑的失稳形态归纳为两类：一、因基坑土体强度不足、地下水渗流作用而造成基坑失稳，包括基坑内外侧土体整体滑动失稳；基坑底土隆起；地层因承压水作用，管涌、渗漏等等。
二、因支护结构(包括桩、墙、支撑系统等)的强度、刚度或稳定性不足引起支护系统破坏而造成基坑倒塌、破坏。
基坑开挖时，由于坑内开挖卸荷，造成围护结构在内外压力差作用下产生位移，进而引起围护外侧土体的变形，造成基坑外土体或建(构)筑物沉降与移动。
变形表现主要体现为：围护墙体水平变形、围护墙体竖向变位、基坑底部隆起、地表沉降等。
变形控制的措施主要为：增加围护结构和支撑的刚度、增加围护结构的入土深度、加固基坑内被动区土体（加固方法有抽条加固、裙边加固及二者相结合的形式）、减小每次开挖围护结构处土体的尺寸和开挖支撑时间、通过调整围护结构深度和降水井布置来控制降水对环境变形的影响、基坑稳定控制、保证深基坑坑底稳定的方法有加深维护结构入土深度、坑底土体加固、坑内井点降水等措施、适时施作底板结构。
一、周边环境及变形情况1、基坑情况介绍拟建项目基坑面积约14230㎡，基坑总延长约507m。
围护结构北侧在铁路保护区范围采用800厚地下连续墙，其余区域采用钻孔灌注桩（桩径采用Ф850和Ф950）+三轴水泥土搅拌桩止水帷幕/双轴裙边加固、深坑加固+二道水平内支撑的围护体系。
基坑一般位置开挖深度为10.20m。
基坑开挖卸载对下部地铁的作用分析
基坑开挖卸载对下部地铁的作用分析陈震;王希勇;吕小军;钱德玲;白瑞雪【摘要】随着城市建设的高速发展,越来越多的基坑开挖工程处于既有地铁上方,由于上部的卸载作用,对下方既有地铁会带来一定的影响.宁芜改线项目基坑工程位于南京地铁的正上方,坑底距地铁顶的距离仅为7.5m,基坑开挖对地铁影响的分析与计算成为该工程的关键之一,文章建立了该基坑工程的数值分析模型.计算结果与实测结果的分析表明,基坑开挖对开挖面以下土体具有显著的垂直方向卸荷作用,带动土体中的地铁产生位移,同时基坑开挖卸荷的速度和方式是直接影响既有地铁变形的关键因素.所得成果可为优化设计和施工提供有益的参考,为类似工程提供借鉴.%With the rapid development of urban construction, more and more excavation works will be located on the top of the existing subway, and the unloading effect of the upper part have some impact on the existing subway below. The excavation work in Nanjing-Wuhu line changing project is just above the Nanjing subway. The distance between the bottom of the pit and the tunnel roof is only 7. 5 m, so the analysis and calculation of the effect of excavation on the subway becomes one of the key issues of the project, for which a numerical model of the excavation is established. The computing and testing results show that the excavation leads to significant unloading effect on the soil below in the vertical direction, and results in the displacement of the tunnel in the soiL The rate and the way of the unloading of excavation are key factors leading to the deformation of the subway. The research results can be provided tooptimize the design and construction of the project and be a useful reference for similar projects.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(035)004【总页数】5页(P508-512)【关键词】基坑开挖;地铁隧道;数值分析;变形研究【作者】陈震;王希勇;吕小军;钱德玲;白瑞雪【作者单位】合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009;中国中铁四局集团,安徽合肥 230023;中国中铁四局集团,安徽合肥 230023;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TU433我国大部分轨道交通深基坑采取的是地下连续墙或者排桩作为围护结构，明挖放坡开挖法作为一种非常经济快速的施工方法，在我国轨道交通深基坑施工中应用较少，缺乏相关的技术资料。
施工监测措施
施工监测措施一、监测重点、监测目标及执行标准：㈠监测重点及难点分析：在基坑开挖过程中，由于地质条件、荷载条件、材料性质、施工条件和外界其它因素的复杂影响，很难单纯从理论上预测工程中可能遇到的问题，况且理论预测值还不能全面而准确地反映工程的各种变化。
所以在理论指导下有计划地进行现场工程监测十分必要。
特别是对于类似本工程的民生工程，就必须在施工组织设计中制定和实施周密的监测计划。
本工程的监测保护考虑了以下各因素的影响：1、本工程标准段平面形状大致呈矩形，结合通风井、通道，本基坑工程有平面复杂、竖向高低错落的特点，同时施工周期长，工程施工流程多，技术难度大；2、本工程场地地下均分布有浅层承压水层，且厚度较厚，水量大、渗透系数大、透水性强，在动水头作用下，易发生流砂和管涌现象，需对坑外浅层承压水水位进行重点监测；3、本工程地下地连墙施工若局部墙体存在质量缺陷，导致止水帷幕漏水，易发生流砂和管涌现象，需对坑外潜水、浅层承压水水位进行观测，以及时发现渗漏水情况；4、本工程周边环境复杂，分布有多幢单层、多层民宅、学校、车站等建筑，同时局部区域分布有地下管线，为保障工程的顺利实施，对周边建筑物、管线的监测尤显重要。
5、在基坑开挖过程中，由于坑内挖土卸荷，导致坑内外土压不平衡，会致使坑底土体回弹隆起并带动基坑内立柱的上浮，为保证基坑和支撑的稳定，须对立柱垂直位移(隆沉)进行监测；6、基坑开挖不对称等现场施工条件制约，支护结构可能存在受力不均匀的情况，造成围护结构和支撑体系或坡体失稳等现象；7、本项目中的结构物存在先后施工顺序的情况，存在施工时相互影响的问题，需进行监测以反映工程的各种变化。
因此，本工程监测工作相当重要，必须严格按设计等有关方面的变形控制要求进行设计和实施，对基坑本体及周边建筑物作重点监测。
㈡监测目标：鉴于上述分析的重点和难点本工程监测的目的主要有：1、通过对监测数据分析，判断上一步施工工艺和施工参数是否符合或达到预期要求，同时实现对下一步的施工工艺和施工进度控制，从而切实实现信息化施工。
基坑开挖伴随应力状态改变对土压力的影响_孙淑贤
内聚力 ( k Pa)
内摩擦角 (度 )被动土Fra bibliotek力 ( k Pa)
压缩试验
12. 0～ 12. 8
8
卸荷试验
12. 0～ 12. 8
8
19. 8
15
36. 5
371. 5
19. 8
22
31. 0
325. 0
体积动水力 ( kN /m3 ) ; Ka— — 主动土压力系 数 ; c、h— — 土 的强度指 标 ;Vwz—— 静水 压 力 ( k Pa )。 从上式可以看出: 动水力使水位面以下的土 体自重应力增加 , 相应地 , 水位以下部分的 主动土压力也有所增加。
【Key words】 f oundati on pi t excavati on st ress path seepage earth press ure
1 前言 基坑开挖使地基土的初始应力状态发生
了改变 , 地下水位也产生了变化 , 基坑内外 产生渗流使地基土有效应力发生改变。 这些 变化对土压力会产生一定的影响。 目前 , 在 基坑支护结构的设计中 , 土压力的计算并没 有考虑开挖的实际应力路径以及地下水变化 的影响 , 这自然会导致支护结构设计的不准 确性。 因此 , 选择符合开挖时的应力状态的 试验方法来评价基坑开挖后的土体强度和土 压力是十分必要的。 为此 , 本文研究了不同 应力路径的试验方法以及测得强度指标的差 异。 同时 , 对地下水变化所引起的土压力的 改变进行了研究。 2 基坑开挖的实际应力状态对土压力
在被动土压力区 , 水位面以下的被动土 压力强度为:
图 4 基坑周边地基应力和相关 变化模式
3. 1 动水力对水位面以下的土压力的影响 随着基坑的开挖 , 基坑内外的水头差不
试论迈达斯GTS软件在深基坑设计中的应用
试论迈达斯GTS软件在深基坑设计中的应用作者：董晓琳来源：《现代装饰·理论》2012年第10期摘要：本文结合工程实例，介绍了迈达斯GTS软件在基坑开挖设计中的应用，并与实际监测结果进行对比，验证了该软件在实际工程设计中使用的可行性与可靠性。
关键词：基坑开挖；有限元；迈达斯软件基坑工程是一个古老而又具有时代特点的岩土工程课题。
进入20世纪以来，随着大量高层、超高层建筑以及地下工程的不断涌现，对基坑工程的要求越来越高，随之出现的问题也越来越多，迫使工程技术人员必须从新的角度去审视基坑工程这一古老课题，导致许多新的经验、理论或研究方法。
有限元法是一种有效的数值分析方法，在岩土工程学科中有着很大的发展前景。
它可以解决非线性问题，易于处理非均质材料，各项异性材料，能适应各种复杂的边界条件，还可考虑基坑开挖设计中的空间效应和时间效应。
基坑的分步开挖是普遍的施工方法[1-2]。
一工程概况拟建工程位于天津市河西区小白楼附近，东起南京路，西至南昌路，南邻合肥道，北至马到场。
建筑物分主塔楼和副塔楼及群房三部分。
其中主塔楼地面以上60层，高218米，地面以下3层，基础埋深15.3米。
粉砂-26.0～-30.5粉质粘土-30.5～-37.0。
二支护方案该工程采用地下连续墙与钢支撑的支护方法，分三个阶段进行开挖，第一阶段开挖深度为7.6米，并在2.3米深度设置支撑；第二阶段开挖到14.1米，并在7.6米深度设置第二道支撑；第三阶段开挖到指定深度15.6米，并在14.1米深度设置第三道支撑。
三模拟结果分析（1）分步开挖过程模拟在MIDAS/GTS中，通过荷载步、钝化和激活单元来实现基坑的开挖与支护。
首先建立原始地层模型，施加位移约束边界条件，在初始地应力条件下进行迭代计算使计算模型达到初始应力平衡，并使初始位移归零，模拟基坑开挖前土体的固结沉降。
然后按照深基坑施工的顺序钝化开挖部分土体，激活上一步开挖土体部分的支撑单元和单元预应力，再钝化下一步开挖部分土体，如此继续，直至结束。
浅谈建筑工程常见岩土地质问题及勘察要点
地 基 基 础 设 计 以 满 足 工 程 要 求 ，需 根 据 前 期 的 地 质 勘 察 资 料 辅 以 判
影响因素
沉降
可 及时采 取相 应 的保 障措 施 ， 以防止演变 成更 大 的威 胁 。 （ ４）由于工程 建筑 附近 有其他 新建建筑 物而 引起基础 发生沉 降。 若 原建筑物 附近 有新建建筑 物，那么新建 建筑 物 的部分 荷载会作用 在
１２基 坑 失 稳 ．
（ １）造成 地基 隆起 。深基坑 开挖 施工 的过程 可 以视 为土 层逐渐 减 少荷载 的过程 ，但 是正 由于这种 卸荷过程 ，使得地基会 由于开挖深 度 的增加 ，造成地基 减压 的效 果变得越来越 明显 ，引发 土层 在减压后 产 生膨胀 现象 ，从而 出现坑底 回弹 。基坑 回弹 对整个工程或 附近建筑 物均 会产 生一定 影响 ，严重 时会对 回弹 范围的建筑 造成 极大 的破坏 。 因此 ，深基坑开挖施 工过程 中，应 建立完善 的基 坑 内外地面 实时变形 监测 系统 ，及 时分析 坑底 回弹是否 在正 常范 围内，若超过 正常 范围 ， 则 需立 即采取 相关 补救 措施 。 （ ２）边坡 土体 的位 移 。若进行 施 工的基 坑深度 不深 ，工程 所处 场地 的土 质条件较 好，且基坑 附近 没有其他建筑 物时 ，可采 取放坡开
建筑 论 坛
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建筑与发展
Ｊａｎ Ｚｈ ｌ ｕＹｕ Ｆ ｈａ ＧＺ ｎ ・１ ７ ・ ４
浅谈建筑工程常见岩土地质 问题 及勘 察要点
杨善清 阜 阳市建筑勘察设计院 安徽 阜阳 ２ １６ ３０ ６
2020二级建造师市政实务考试知识点：基坑变形特征
2020二级建造师市政实务考试知识点：基坑变形特征为了做好知识的积累，下面由小编为你精心准备了“2020二级建造师市政实务考试知识点：基坑变形特征”，持续关注本站将可以持续获取更多的考试资讯！2020二级建造师市政实务考试知识点：基坑变形特征1.土体变形基坑开挖时，由于坑内开挖卸荷造成围护结构在围护墙内外压力差作用下产生水平向位移，进而引起围护结构外侧土体的变形，造成基坑外土体或临近建（构）筑物等沉降；同时，开挖卸荷也会引起坑底土体隆起。
可以认为，基坑周围地层移动主要是由于围护结构的水平位移和坑底土体隆起造成的。
2.围护结构水平变形当基坑开挖较浅，还未设支撑时，不论对刚性墙体（如水泥土搅拌桩墙、旋喷桩墙等）还是柔性墙体（如钢板桩、地下连续墙等），均表现为墙顶位移最大，向基坑方向水平位移，呈三角形分布。
随着基坑开挖深度的增加，刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平位移或平行刚体位移，而一般柔性墙如果设支撑，则表现为墙顶位移不变或逐渐向基坑外移动，墙体腹部向基坑内凸出。
3.围护结构竖向变位墙体的竖向变位给基坑的稳定、地表沉降以及墙体自身的稳定性均带来极大的危害。
特别是对于饱和的极为软弱的地层中的基坑工程，当围护桩或地下连续墙底下因清孔不净有沉渣时，围护墙在开挖中会下沉，另外，当围护结构下方有顶管和盾构穿越时，也会引起围护结构突然沉降。
4.基坑底部的隆起随着基坑的开挖卸载，基坑底出现隆起是必然的，但过大的坑底隆起往往是基坑险情的征兆。
过大的坑底隆起可能是两种原因造成的：①基坑底不透水土层由于其自重不能够承受不透水土层下承压水水头压力而产生突然性的隆起；②由于围护结构插入基坑底土层深度不足而产生坑内土隆起破坏。
基坑底土体的过大隆起可能会造成基坑围护结构失稳。
另外，由于坑底隆起会造成立柱隆起，进一步造成支撑向上弯曲，可能引起支撑体系失稳。
因此，基坑底土体的过大隆起是施工时应该尽量避免的。
但由于基坑一直处于开挖过程，直接监测坑底土体隆起较为困难，一般通过监测立柱变形来反映基坑底土体隆起情况。
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基坑开挖实际是一个荷载卸载过程，随着开挖的进行坑底土体的应力状态逐渐发生变化，坑底上覆压力逐渐减小，引起基坑底部土体回弹，这种现象称为坑底隆起现象。
随着开挖的进行，坑底隆起是一个从弹性变形到塑形变形转变的过程。
当开挖的深度较小时，坑底中部隆起较大，往两边逐渐减小（图3-1（a ）），但总体隆起量不大，这时的隆起为弹性隆起，随着开挖深度及宽度的增加，坑底隆起转变为塑形变形，呈现两边大中间小的形式（图3-1（b ））。
对于狭窄形或长条形基坑，坑底隆起一般符合弹性变形的特征。
（b）
（a）弹性隆起塑性隆起
图3-1 基底隆起变形
2.1.2 基坑支护结构变形
在基坑工程建设中，支护结构的变形将直接影响到工程质量和进度，这是基坑工程变形监测、控制的重点之一。
支护结构的变形一般以水平位移为主，支护结构的设计型式以及工程的施工进度是影响其变形性状的主要因素。
基坑开挖之初或开挖深度不大或未架设支撑时，变形呈现类三角形，墙顶变形较大（图2-2（a ））。
基坑开挖深度继续增加时，刚性支护结构的位移主要有两种，水平向基坑内的类三角形位移或平行刚体位移。
对于已经架设支撑的柔性支护结构，其顶部位移以不变或像坑外为主，中下部则向坑内隆起（图2-2（b ））。
变位回复
变位
（b）（a）
图2-2 支护结构水平变形
2.1.3 支护结构周围地表变形
基坑开挖会造成基坑周围地表沉降，特别是支护结构后侧土体的沉降位移尤为明显。
施工工艺、施工进度、支护类型、地质状况都是密切影响支护结构后侧土体位移的因素。
分析施工经验，一般处于软土地质的基坑，且支护结构底部埋深较浅时，支护结构底部水平位移及紧邻支护结构的后侧土体沉降位移较大（图2-3（a ））。
相反，当基坑处于地质良好的较硬土层，且支护结构入土较深时，后侧土体最大沉降的发生离支护结构存在一定距离（图2-3（b ））。
（a）
图2-3 地表沉降曲线形式
基坑施工造成的周围地表沉降和土体移动会对附近建筑物造成较大的危害，因此在施工前必须进行精确的计算，并建立合理的监测预警系统，以确保施工及周围建筑物的安全。
2.2 深基坑变形机理分析
基坑变形是随着开挖的进行不断发展的，基坑坑底的隆起、支护结构的变形、
基坑周围地表的沉降都与开挖的深度、面积、工艺及时间密不可分。
并且三者的形变会相互影响，使得基坑变形趋于复杂。
2.2.1 深基坑底部隆起机理分析
基坑底部隆起主要有两个原因：一是，土体开挖是一个卸载过程，使得基坑底部应力状态发生变化，导致覆土压力减小，令基坑底部产生垂直向上的变形，即弹性隆起；二是，在不平衡力的作用下会导致支护结构向基坑内产生位移，令基坑底部土体受到挤压，进而发生隆起，此为塑性隆起。
同时，坑底土回弹后受土体松弛与蠕变的影响加大了隆起变形；粘性土基坑底部积水后还会因粘性土吸水而引起坑底进一步的隆起[42]。
随着基坑理论的不断发展，时空效应越来越受到重视，也就是说基坑底部的隆起会随着开挖过程中基底暴露时间的增加而发展。
刘国彬[43-46]等通过理论与实际相结合研究了关于基坑回弹的计算方法，通过基坑施工模拟分析了时间对基坑卸载回弹量的影响。
研究发现弹性变形在卸载的瞬间尤为明显，在之后的恒载作用下不断发展。
不同荷载作用下回弹变形随时间的发展也不尽相同，卸载不大时，回弹变形到一定程度后会向压缩蠕变发展。
在基坑开挖的过程中，随之发生变化的还有孔隙水压力。
根据Skempton 公式：
][313）
（σσσ∆-∆+∆=∆A B u (2-1) 其中A 、B 为孔隙压力系数，通常情况下可由实验得出。
式（2-1）可以简化为：
]1[3
1）（A A B u -∆+∆=∆σσ (2-2) 随着土体的开挖，应力与孔隙水压力的增量都为负值；但从整个土体开挖过程而言，孔隙水压力是增大的，总应力不变而土体有效应力变小的情况下，也会引起基坑坑底回弹。
2.2.2 支护结构后侧土体变形机理分析
对支护结构后侧土体变形而言，其影响因素主要有两个：一是，基坑在开挖过程中，不平衡土压力的作用会导致支护结构的变形，从而导致基坑支护结构后侧土体沉降变形；二是，在高水位地区为保证基坑工程的安全顺利进行，需要进行基坑降水，降水工程会导致周围土体的移动变形。
1）支护结构变形引起的周围土层移动
支护结构由于受到不平衡的水平力而引起变形，并作用到基坑外围土体，导致其原始应力状态发生变化。
支护结构受力可分为两部分：一是主动土压力，来自基坑外侧土层；二是，被动土压力，来自基坑内测底部土体。
在主动土压力区土体的移动方向是向基坑内，这使基坑后侧土体的应力在水平方向上变小，竖直方向上不变，导致剪应力增大。
剪应力的增大致使应力摩尔圆向抗剪强度线靠近（图2-4），如果土体不断延伸，将使达到极限平衡的区域增加，并使其处于塑性流动状态。
所以，支护结构的变形，使其后土体处于“活跃状态”，加之土压力的作用，致使地层移动，土体发生变形。
图2-4 支护结构后土体应力状态
2）降水引起土层变形分析
当基坑工程处于高水位地区时，为确保施工安全顺利，需要采取就爱你跟谁措施。
而降水会导致基坑外土体产生变形，所以，这也成为基坑工程的主要研究内容。
基坑降水主要引起土体固结，包括以渗透固结为主的主固结，以及以蠕变为主的次固结。
土体中孔隙水压力的减小、消散及其动水压力的作用是基坑降水导致土体变形[47]的主要因素，另外井点真空情况会影响到井点降水。
土体孔隙水压力会随着基坑降水深度的增加而逐渐转移消散，但是土体的总应力是保持不变的，所以土体的有效应力是变大的，这可以通过太沙基有效应力原理得到印证。
其结果是增大的有效应力作用于土体骨架，导致土体因孔隙比的减小而引起的土体固结发生沉降变形。
止水帷幕是基坑工程主要的止水结构，但其并不能完全阻止水的渗流。
基坑降水过程中，水力坡度会随地下水位的降低而增大，地下水的渗透压力也随着变大，由式（2-3）可知。
i J w ⋅=γ （2-3）
式中J—渗透压力；
i—水力坡度；
—水的密度。
w
渗透压力过大可能会导致两种现象出现：一是，由于土体受到较大的渗透压会发生挤密现象；另外，渗透水流会携带土颗粒流动，发生“流土”现象。
两种现象都会引起支护后侧及基坑周围土体的沉降变形。
当基坑采用井点降水时，会在其中形成一定真空区域，导致土颗粒向此区移动，从而引起基坑土体沉降。
2.3 深基坑支护类型
各种建筑物与地下管线施工时都要进行基坑开挖，一些深度和面积较小的基坑可直接开挖或放坡开挖。
但当基坑深度较大，周围场地较狭窄时，一般都采用基坑支护。
深基坑支护结构的主要作用是挡土，使基坑在开挖和基础施工的全过程中能安全顺利地进行，并保证对临近建筑和周边环境不产生危害。
过去支护比较简单，采用钢板桩加井点降水一般能满足基坑安全施工，但对于深基坑已不能满足要求。
近几年来，随着基坑开挖深度和面积的不断增大，支护技术也有了较大进展。
基坑工程经常出现在经济发达、人口密集的地区，因此对其施工需要严格控制，尤其是对其变形的控制。
这不仅是基坑工程自身安全的需要，也是其周边建筑物安全的需要。
基坑变形主要包括因基坑开挖卸载引起的基底隆起和因支护结构受力位移而引起的支护后侧土体移动，这两种作用一般被认为是基坑周边地层或土体移动的主要原因[5]。
深基坑变形受多种因素的影响和制约，某一因素的微小变化都会使变形值随之变化。
本章在分析基坑变形机理的基础上，总结分析了一些基坑变形的计算及预测方法。