多級基坑坑間區(qū)土拱效應(yīng)分析及土壓力研究.pdf

1、在基坑工程中,由于建筑功能布局的需要,經(jīng)常在大基坑內(nèi)部進行二次或多次開挖,造成基坑出現(xiàn)深度差異,這就出現(xiàn)了含內(nèi)坑的多級基坑現(xiàn)象,通常稱為坑中坑式基坑。目前對于多級基坑的研究還不夠充分,現(xiàn)行規(guī)范沒有涉及坑中坑這樣的工程現(xiàn)象。由于內(nèi)坑的存在,外坑基底的連續(xù)性遭到破壞,在坑間區(qū)形成有限土體,研究坑間區(qū)土體與支護結(jié)構(gòu)的相互作用是合理分析內(nèi)坑對外坑支護結(jié)構(gòu)影響的關(guān)鍵。
　　土拱現(xiàn)象被證實廣泛存在于基坑等巖土工程中,在坑間區(qū)土體中亦存在。土拱

2、效應(yīng)對于土壓力的分布具有較大影響。本文針對土與結(jié)構(gòu)的剪切摩擦特性,分析了坑間區(qū)土拱的形成機理,研究了土拱效應(yīng)對土壓力的影響。首先根據(jù)適當(dāng)?shù)募僭O(shè),改進了坑中坑分析模型;利用庫倫土壓力理論的剛塑性滑裂體假設(shè),分析了坑間區(qū)土拱效應(yīng)的影響范圍。其次利用平行墻間的土拱效應(yīng)分析方法,通過公式推導(dǎo)、算例對比等分析了坑間區(qū)砂土、黏性土處于被動極限狀態(tài)及非極限平衡狀態(tài)的土拱效應(yīng)。然后利用水平分層分析法,分析了坑間區(qū)作用在外坑支護結(jié)構(gòu)上的被動土壓力及非極限

3、狀態(tài)的土壓力。最后通過算例分析了坑間區(qū)土壓力的影響因素。本文的主要成果如下:
　　1、支護結(jié)構(gòu)表面光滑程度影響土壓力系數(shù)。當(dāng)支護結(jié)構(gòu)表面光滑時,坑間區(qū)不形成土拱,土壓力系數(shù)等于庫倫理論的計算結(jié)果;支護表面較粗糙時,土拱效應(yīng)明顯,土壓力系數(shù)介于朗肯與庫倫理論之間。
　　2、砂土的水平土壓力系數(shù)與深度無關(guān);黏性土的土壓力系數(shù)與深度有關(guān),深度較淺時土壓力系數(shù)較大,深度較大時趨于一個定值。
　　3、坑間區(qū)土拱效應(yīng)的存在導(dǎo)致支護

4、結(jié)構(gòu)上被動土壓力呈曲線分布。由于淺層土體向上成拱卸荷,導(dǎo)致土壓力分布上方小,下方大;根據(jù)擬合土壓力分布曲線結(jié)果表明,土壓力在一定深度范圍內(nèi)存在零點,對外坑支護結(jié)構(gòu)的嵌固穩(wěn)定性和變形控制不利;
　　4、提出土拱效應(yīng)漸進發(fā)揮機理,認(rèn)為坑間區(qū)的土拱效應(yīng)隨支護結(jié)構(gòu)位移量的增大而逐漸發(fā)揮;土壓力隨著土拱效應(yīng)的發(fā)揮,從靜止土壓力變化到被動土壓力,土壓力的分布逐漸由線性變?yōu)榉蔷€性。
　　5、土體抗剪強度越好,外坑支護結(jié)構(gòu)上的抵抗力矩越大;