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巨厚软土地区深基坑应力与变形研究

更新时间:2016-07-05

长江三角洲地区发育厚度巨大的海相软土[1],其岩性主要为淤泥质粘土与淤泥,天然含水量高,土体几乎完全饱和,流塑状态,压缩系数均值大于0.7,属高压缩性软土;抗剪强度低,黏聚力和内摩擦角离散性较大;渗透性小,且水平向渗透系数大于垂直方向渗透系数,具有典型的海绵结构和层理结构,流动特性显著[2-3]。软土常为灵敏性土,地基土经扰动后其强度明显降低,一般可降低70%~80%。文献[4-10]中针对长江三角洲地区海相软土的工程地质特性和应用做了很多有益的工作。软土经工程扰动之后固结相当缓慢,施工结束后沉降变形不会停止而会继续发展,给工程中控制变形造成了较大的困难。

长江三角洲某沿海城市的某地铁车站主体基坑长188 m,标准段基坑宽18.7 m,深16.3 m,端头井基坑宽22.6 m,深18.0~18.4 m。地下2层岛式站台车站,设2个风道和4个出入口,底板埋深10 m。整个车站项目采用明挖顺做法分4期施工,其中车站主体分2期施工,车站主体顶板覆土厚约3 m。该地铁车站深基坑采用地下连续墙+混凝土+钢管内支撑体系,基坑穿越厚度约10 m的软土。

第一,由正常生长状态下温度突然大幅下降到0℃以上的低温,不但会降低葡萄的生长速度,其细胞内原生质也会变成像果冻一样的凝胶状态,此时给我们的感觉是芽、花蕾和叶片等器官变得僵硬了,这就是通常所说的“冷害”。如果气温很快回升到正常水平,葡萄的芽和叶片等也会恢复到正常状态,但对花器的发育可能会造成轻微的不可逆转的伤害,进而在一定程度上降低开花结实率。

为了研究巨厚软土地区深基坑工程受力与变形特征[11-15],保证施工过程中深基坑本身、周边建(构)筑物的安全,结合该地铁站深基坑工程周边环境和地质条件,采用弹塑性有限元方法,分析了地下连续墙支护结构在不同的开挖时序深基坑的稳定性和不同施工阶段地表变形特征,为后续施工提供基础依据,结果也能为类似巨厚软土地区深基坑的设计、施工提供借鉴。

1 工程地质条件

根据设计方案,地下车站基坑拟采用明挖顺作法施工。车站基坑开挖直接涉及到①1-1层杂填土、①3层灰色淤泥质粘土、②2-1层灰色淤泥、②2-2层灰色淤泥质粘土及③2层灰色粉质粘土夹粉砂。①1-1层杂填土结构松散~密实,疏密程度不一,含有空隙水。①3层灰色淤泥质粘土呈流塑状,自立性差,高灵敏度。②2-1层灰色淤泥呈流塑状,自立性差,高灵敏度。②2-2层灰色淤泥质粘土呈流塑状,自立性差,高灵敏度。③2层灰色粉质粘土夹粉砂呈软塑状,自立性相对差,同时夹有薄层粉砂。

2 设计方案

主体围护结构采用地下连续墙加内支撑体系,基坑标准段深度16.3 m,围护结构采用800 mm厚地下连续墙+混凝土(第1道支撑)和钢管内支撑体系,墙长35.3 m,插入比为1∶1.2;盾构端头井基坑深度18 m,采用800 mm厚地下连续墙+混凝土(第1道支撑)和钢管内支撑体系,墙长37.3 m,插入比为1∶1.13。

3 数值模型

3.1 基本假定

根据基坑工程设计和地质条件,建立计算几何模型(见图1),模型左下角为坐标原点,由于整个模型两边对称,按轴对称模型只考虑其中一半,整个模型宽120 m,高60 m。向右为X轴正方向,向上为Y轴正方向,位移变形按照坐标轴方向取正负值,应力方向,拉为正,压为负,采用Gaussian消去法求解,最大迭代数500步。

研究以ANSYS大型通用有限元计算程序为平台,考虑土体和结构相互作用,建立平面应变有限元模型,利用“杀死与激活单元法”来模拟基坑的分步开挖及支护。假定土体为弹塑性、各向同性材料,地下连续墙、混凝土支撑及钢支撑为线弹性材料考虑,地下连续墙与土层之间不透水,不考虑基坑排水的时间效应,即不考虑土体固结,按照瞬时排水计算。

当老人的听力下降已经引起交流障碍时,优先考虑为老人安装助听器并定期调试。属于外耳道耳垢堵塞时,应提醒老人去耳鼻喉科就诊。重度耳聋时考虑采用笔谈方式。

3.2 模型参数

(4)上述结论有助于科学设置监测点,以保证巨厚软土地区深基坑本身和深基坑周边建(构)筑物的安全。

表1 土层计算参数

Table 1 Calculation parameters of soil layer

序号土层编号土层名称重度/(kN·m-3)渗透系数/(×10-7cm·s-1)变形模量/kPa泊松比黏聚力/kPa摩擦角/(°)侧压力系数K01①1-1杂填土19.05000.080000.301010.00.602①3淤泥质粘土17.30.550000.382311.10.623②2-1淤泥16.51.030000.40129.90.664②2-2淤泥质粘土17.01.050000.381310.30.625③2粉质粘土夹粉砂18.75.0150000.352117.10.506④2粘土17.11.0110000.351610.40.527⑤1粉质粘土19.71.0180000.254814.90.308⑤3砂质粉土18.92500.0110000.30629.10.359⑥2粉质粘土18.42.0130000.262516.00.3010/水泥土20.01000000.2550025.0

地下连续墙及支撑的刚度较大,在基坑开挖及主体结构施作过程中应处于弹性工作状态,因此数值模拟中采用线弹性模型来模拟它们的变形和受力特征。结构构件的详细计算参数如表2所列。

表2 结构构件计算参数

Table 2 Calculation parameters of structural elements

构件名称材料类型型号重度/(kN·m-3)弹性模量/MPa泊松比面积/m2惯性矩/m4地下连续墙弹性C3025300000.20.800.042666砼支撑弹性C3025300000.20.640.034133钢支撑弹性Q23578.52060000.150.02980.001311

3.3 几何模型

由于土体性质的复杂性、多变性及各种计算模型的局限性,仅依靠理论分析和经验估计很难准确预测地下连续墙支护结构在不同的开挖时序深基坑的稳定性和不同施工阶段地表变形特征,从而不能为后续安全施工、监测点布设提供依据,而数值模拟是一个很好的解决方法。

3.4 边界条件与网格化分

边界条件为,应力-应变分析左右边界有水平向位移约束,底部边界为水平向与垂直向约束。模型剖分采用6节点三角形单元,自动剖分,单元数量8 399个,节点数量17 160个,地下连续墙、混凝土支撑以及钢管支撑采用梁单元模拟。

图1 几何模型示意图 Fig.1 Schematic diagram of geometric model

4 数值模拟结果分析

4.1 施工模拟

根据模型需要,对整个地下连续墙施工、基坑土方开挖、地基加固以及架设支撑等过程进行必要的过程简化,主要分为7步,如表3所列。

表3 开挖施工模拟步骤

Table 3 Simulation steps of excavation construction

序号步骤模拟过程0/计算初始应力场1第1步设置地下连续墙,坑底地基加固土体置换2第2步开挖第1层土,架设第1道混凝土支撑3第3步开挖第2层土,架设第2道钢支撑4第4步开挖第3层土,架设第3道钢支撑5第5步开挖第4层土,架设第4道钢支撑6第6步开挖第5层土,架设第5道钢支撑7第7步开挖第6层土体

4.2 地表竖向位移变化

根据计算结果,以右侧地下连续墙为起始0点,向右为正,分析不同施工阶段地表沉降变化情况(见图2)。从图2中可以看出:在地下连续墙和地基加固阶段,由于未考虑施工过程中的振动和对土体的扰动分析,第1步的沉降非常小,基本上为0;开挖完成后的地表沉降最大值达到8 cm以上,距离基坑越近沉降越大,远离基坑位置沉降按双曲线逐渐减少,并逐渐稳定;基坑开挖引起的地表沉降影响范围大概在基坑开挖深度约4倍,并且引起的地表沉降相对较大,这主要是由场地地质软土物理力学性质较差引起的。

作为00后的中学生很难得从老一辈的口中听到那个年代的歌,爷爷反复唱了好几遍《没有共产党就没有新中国》,爷爷唱歌的时候底气很足,声音洪亮,不仅唱出了气势,也唱出了中国共产党的奋斗史。

图2 不同施工阶段地表竖向位移变化情况 Fig.2 Vertical displacement situation of earth surface in different construction phases

4.3 地表水平向位移变化

图3表示了不同施工阶段地表水平位移变化情况。在第1步施工过程中水平位移与竖向位移变化趋势一样,水平位移数值非常小近似为0,随着基坑不断地开挖,水平位移逐渐增大。对同一施工步骤,最大水平位移不是出现在紧靠地下连续墙的位置,而是出现在距离地连墙6~7 m的位置处,第5步以后最大水平位移超过1 cm以上,最后1步最大位移达到1.5 cm。与垂直方向的位移不同,开挖过程对周边地表水平位移的影响范围要大很多,距离100 m左右水平位移才逐渐接近为0,其影响范围在6倍开挖深度。

图3 不同施工阶段地表水平向位移变化情况 Fig.3 Horizontal displacement situation of earth surface in different construction phases

4.4 支撑受力

计算模型中采用梁单元模拟支撑作用,第1道支撑采用了混凝土材料,其他支撑采用了钢管,并按设计要求施加了预应力。表4列出了不同施工阶段各道支撑受力情况。从表4中可以看出,在开挖第1层土方的时候,第1道混凝土支撑出现了拉力的情况,随着后续的开挖,混凝土支撑轴力开始逐渐增大。但总体来看,第1道支撑受力相对较小,第2道支撑在开挖第5步的时候最大,达到106.4 kN,第3道支撑在第6步开挖中最大为132.8 kN,第4、第5道支撑在第7步开挖中最大,分别为163.7 kN和144.6 kN。对每一步的开挖过程中,从第3步、第4步开挖最后一道支撑受力较大,第5步开挖第2、第4道支撑受力较大,第6步开挖中第3道支撑受力较大,第7步开挖第4道支撑受力最大。

一个8m3的沼气池的运行成本包括以下4个部分:①沼气池建设所需材料及人工费用;②沼气使用所需的设备费;③沼气池的管理费和维护费,维修费包括维修材料、零件费用,按总建设费用的5%(88元/年)计算;④发酵原料的费用(注:发酵原料的费用主要包括发酵原料的获取和发酵原料的运输,考虑到秸秆,畜禽粪便属于农业废弃物且户用沼气池的发酵原料都是就近取材,因此本研究不考虑发酵原料的费用)。生命周期成本是产品在生命周期内的总成本[14]。就沼气池而言即沼气池初始投资成本(包括沼气池建设所需材料、人工费用和设备费)和沼气池运行和维护成本两部分组成。户用沼气池生命周期成本如表4所示。

表4 不同施工阶段各道支撑受力情况

Table 4 Support stress condition table in variouschannels during different construction phases kN

序号支撑第2步第3步第4步第5步第6步第7步1第1层-32.14.841.224.213.24.02第2层/62.252.9106.4102.7100.93第3层//72.479.6132.8127.54第4层///105.2116.0163.75第5层////100.3144.6

4.5 基坑回弹

图4表示了不同开挖阶段基坑底部回弹变化情况。从图4中可以看出,坑底中间位置回弹量最大,由于土体质量较大,第2步开挖土体中部的回弹量就有1 cm左右,第3步开挖的时候达到了8 cm,第4步开挖在14 cm左右,接近第3步开挖的2倍,随着下部土层变得较好,开挖下部土层回弹量逐渐变小,受下部3 m后水泥土加固土体的影响,第5、6、7步开挖坑底回弹量差别不大,最大回弹量在16 cm左右,墙边回弹量在10~12 cm。

图4 不同开挖施工后坑底回弹曲线 Fig.4 Pit rebound curve after different excavation construction

观察组在常规护理的基础上,增加5A模式进行干预,时间同对照组。包括(1)询问:询问患者的基本情况、解答患者的疑虑和担忧;(2)评估:查阅患者病例资料,了解患者的基本病情、手术情况、术后用药情况,并作好记录,并由专职护士负责术后的追踪和随访;(3)建议:由责任护士向患者讲解术后管理的重要性及需要注意的问题,建议患者家属参与到患者的病情管理中;(4)帮助:对患者的自我管理进行指导,如药物不良反应、饮食、日常活动的规范等,提醒患者按时复查相关指标;(5)安排随访:追踪患者的个人行为管理情况,随访期间,主动通过电话、微信等多种渠道了解患者信息,定期于医生处随诊。

5 结论

(3)总体上,在开挖过程中,从上至下,支撑受力有逐渐增大的趋势。软土层开挖时,坑底回弹量较大。

[2] 刘宇甲,余湘娟,高磊,等.长板-短桩工法处理深厚海相软土效果分析[J].河南科学,2017,35(2):247-252.

(1)距离基坑越近沉降越大,远离基坑位置沉降按双曲线逐渐减少趋于稳定。基坑开挖引起的地表沉降影响范围大概在基坑开挖深度约4倍,并且引起的地表沉降相对较大,要引起设计、施工者注意,设计要大于设计的控制指标值。

土体采用Mohr-Coulomb模型模拟,结合场地勘察报告,相关计算参数如表1所列。

参考文献

在概念网络中,可以围绕着一个中心概念进行动态生成,从而找到与它相关的概念,这使得类比推理具有较好的扩展性,具有联想的特征。由此可见,类比推理能拓展人们的思维,产生新的概念、思想和方法,有利于创新。但是,也可能随着概念的无限制的扩展,形成一些矛盾的或无关的信息,使得类比推理的前提与结论不一致或不相关。

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(2)最大水平位移不是出现在紧靠地下连续墙的位置,而是出现在距离地连墙6~7 m的位置处,开挖过程对周边地表水平位移的影响范围在6倍开挖深度。

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央行影响强化与各国中央银行、金融主管部门之间的联系,积极主动开展各项工作,建设双边金融协调合作机制。在经过一段时间的发展后,再建立多样化金融合作机制,强化协调,就“一带一路”建设中的问题,通过强化沟通,能够化解认知偏差,及时缓解各种矛盾,以此推动各国金融合作的有序开展。强化合作协调,应当遵循的原则包括:(1)争取与更多的国家签署双边监管合作,完善谅解备忘录。(2)建立、完善沿线国家的国币跨境流动统计监测合作机制。(3)构建双边金融风险预警系统,完善金融风险应对策略及制度,合理应对危机,逐步形成完善、合理的金融危机处置交流合作机制。(4)建设独立的金融信用活动征信系统,保障信贷活动的有序开展。

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衰老所致心肌纤维化是心力衰竭、心律失常等众多心血管疾病的病理生理机制之一,阐明其特点及发生机制对于有效预防增龄过程中出现的心肌纤维化、维持心脏的正常结构和功能具有重要意义。衰老所致心肌纤维化具有胶原合成下降、交联增强等特点,其发生与RAAS、TGF-β1、MMPs/TIMP、ROS、PAI-1、CNP以及炎症免疫等关系密切,但其具体机制仍未阐明,今后仍需从细胞、动物以及临床等层面加以探索和验证,以为临床心血管疾病的防治提供新的思路和靶点。

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近期(10月29-11月2日),二铵市场冬储备肥启动缓慢,价格维稳运行。11月5日中国磷酸二铵批发价格指数(CPPI)为2927.44点,环比下跌9.97点,跌幅为0.34%;同比上涨255.62点,涨幅为9.57%;比基期下跌294.33点,跌幅为9.14%。

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相比空调、冰箱,厨电在大家电品类中与地产的相关性最强,估算目前国内厨电市场中约有70%需求来源于地产销售的推动。然而在国家地产政策的不断调控之下,一二线地产销售逐渐回落,高潮不再,致使有“家电行业最后一块利润高地”之称的厨电行业,也一改过去几年的强劲势头,无情地遭遇了负增长,整体市场表现颓势。

张跃,颜庭成
《甘肃科学学报》 2018年第02期
《甘肃科学学报》2018年第02期文献

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