Design and Monitoring Analysis of a Deep Foundation Pit in Beijing
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摘要: 基于积水潭医院深基坑支护项目勘察资料和支护设计方案,利用有限元软件MIDAS GTS建立三维基坑模型,对施工过程中深基坑开挖导致邻近建筑物产生的变形情况进行三维模拟计算。为验证MIDAS GTS软件在工程中应用的可靠性,对土压力、支护结构水平位移和周边建筑物沉降进行了监测。通过将三维模型模拟得到的数据与实际监测数据对比,验证了该数值模拟分析计算结果的可靠性。研究结果表明,数值模拟分析可作为基坑支护设计及方案比选的辅助手段,可为基坑监测点的布设提供参考。Abstract: Based on the geotechnical investigation and monitoring data of Jishuitan Hospital project of deep foundation pit supporting, a three-dimensional excavation model by MIDAS GTS was used to simulate the deformation of adjacent buildings caused by deep excavation during construction. To verify the reliability of MIDAS GTS software applied in engineering, earth pressure, horizontal displacement of support structures, and settlement of surrounding buildings were monitored. The reliability of the numerical simulation analysis and calculation results was verified by comparing the data obtained from the 3D model simulation with actual monitoring data. The research results indicate that numerical simulation analysis can serve as an auxiliary means for the design and scheme comparison of foundation pit support, and can provide reference for the layout of foundation pit monitoring points.
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Key words:
- MIDAS GTS /
- numerical simulation analysis /
- foundation pit supporting /
- earth pressure
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表 1 地下水情况
序号 地下水类型 稳定埋深/m 稳定水位标高/m 主要含水层 第1层 潜水 8.50~10.10 32.52~34.01 细砂、中砂④层及黏质粉土、砂质粉土④1层 第2层 潜水(具承压性) 11.50~14.40 28.27~30.82 细砂、中砂⑥层及圆砾⑥3层 第3层 潜水(具承压性) 19.10~22.00 20.68~23.57 细砂、粉砂⑧层 第4层 承压水 21.90~26.00 16.68~20.76 细砂⑨1层及细砂、中砂⑩层 表 2 MMC模型土层参数
层号 土层 $ \gamma $
/(kN·m−3)c
/kPaφ
/(°)$ \upsilon $ $ {E}_{50}^{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{f}} $
/MPa$ {E}_{\mathrm{o}\mathrm{e}\mathrm{d}}^{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{f}} $
/MPa$ {E}_{\mathrm{u}\mathrm{r}}^{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{f}} $
/MPa①1 填土 19.2 5 5 0.4 5 5.1 28 ② 黏质粉土 19.5 20 20 0.32 6 6.8 39.9 ②1 砂质粉土 20.2 15 25 0.3 12 13.9 81.2 ③ 粉质黏土 20.2 25 15 0.4 9 10.4 60.9 ④1 黏质粉土 19.6 20 20 0.32 11 13 75.6 ④ 细中砂 20.2 1 30 0.25 36 36 120 ⑤ 粉质黏土 20.2 25 15 0.4 14.5 16.1 84.7 ⑥ 细中砂 20.3 1 30 0.25 45 45 180 ⑦ 黏土 18.9 40 15 0.42 19.3 23.1 135 ⑧ 粉细砂 20.5 1 35 0.25 45 50 180 ⑨ 粉质黏土 20.3 25 15 0.35 19.3 23.1 135 ⑨2 砂质粉土 20.3 15 25 0.3 32.4 39 226.8 ⑩1 粉质黏土 20.3 25 15 0.4 18 22 12.6 ⑩ 细中砂 20.6 1 35 0.2 65 65 260 ⑪ 粉质黏土 19.9 25 15 0.4 17 21 119 ⑪2 细砂 20.6 1 35 0.23 75 75 300 ⑫ 粉质黏土 20.0 20 20 0.35 18.8 23 131.6 ⑬ 细中砂 20.6 1 35 0.2 80 80 320 注:$ \gamma $为重度;c为黏聚力;φ为内摩擦角;$ \upsilon $为孔隙率;$ {E}_{50}^{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{f}} $为三轴试验割线刚度;$ {E}_{\mathrm{o}\mathrm{e}\mathrm{d}}^{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{f}} $为主压密加载试验的切线刚度;$ {E}_{\mathrm{u}\mathrm{r}}^{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{f}} $为卸荷弹性模量。 表 3 基坑施工工况
工况 施工内容 备注 1 初始应力场分析 2 邻近建筑物建立 位移清零 3 护坡桩施工 4 第一步开挖并设置37挡土墙 开挖至地表以下2.0 m 5 第二步开挖并设置第一道土钉及第一道锚索 开挖至地表以下4.0 m 6 第三步开挖并设置第二道土钉及第二道锚索 开挖至地表以下5.0 m 7 第四步开挖并设置第三道土钉及第三道锚索 开挖至地表以下8.0 m 8 第五步开挖并设置第四道锚索 开挖至地表以下12.0 m 9 第六步开挖并设置第五道锚索 开挖至地表以下15.5 m 10 第七步开挖并设置第六道锚索 开挖至地表以下19.0 m 11 第八步开挖并设置第七道锚索 开挖至地表以下23.0 m -
[1] 任建喜,张 琨,陈新焱,等. 奥林匹克公园地铁车站深基坑围护结构变形规律监测研究[J]. 岩土工程学报,2008,30(S1):456-460. [2] 任永忠,朱彦鹏,周 勇. 兰州市某深基坑支护设计及监测研究分析[J]. 岩土工程学报,2012,34(S1):705-710. [3] 宋 宸. 土岩复合地层深基坑开挖周边沉降规律研究[D]. 青岛: 青岛理工大学, 2021. [4] 张传虎. 西宁某深基坑土钉墙支护数值模拟与现场监测[D]. 合肥: 安徽建筑大学, 2021. [5] 尹永明. 老城区复杂环境下地铁车站基坑开挖安全控制[J]. 山西建筑,2021,47(17):62-64. doi: 10.13719/j.cnki.1009-6825.2021.17.022 [6] 刘 阳,张丽华. 基于Midas/GTS深基坑开挖对临近地铁安全影响分析[J]. 华北科技学院学报,2021,18(4):74-79. doi: 10.19956/j.cnki.ncist.2021.04.012 [7] 颜 超. 基于Midas GTS分析深大基坑开挖对邻近建筑物的影响[J]. 建筑施工,2021,43(6):1131-1134. [8] 孙 超,陈军君,孙益哲. 基于Midas GTS软件对某基坑支护的数值模拟分析[J]. 吉林建筑大学学报,2021,38(1):21-26. doi: 10.3969/j.issn.1009-0185.2021.01.004 [9] 乔丽平,李韵迪,黄文彬,等. 某软土深基坑设计及监测对比分析[J]. 岩土工程技术,2021,35(3):157-162. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2021.03.004 [10] 刘国彬, 王卫东. 基坑工程手册(第二版)[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2009. [11] 徐中华,王卫东. 敏感环境下基坑数值分析中土体本构模型的选择[J]. 岩土力学,2010,31(1):258-264,326. doi: 10.3969/j.issn.1000-7598.2010.01.044 [12] 吴朝阳,李正农,蒋 彪. 明挖基坑对周边地表及建筑影响的实测分析[J]. 工业建筑,2014,44(9):88-96.