考慮施工擾動效應的基坑性狀分析.pdf

1、高層建筑以及地下工程不斷涌現(xiàn)，基坑工程數(shù)量迅速增多?；邮┕み^程中對土體不斷擾動，擾動土體的應力應變關系與強度明顯不同于施工前的土體，本文分析了基坑施工對土體的擾動影響因素，包括應力狀態(tài)、應力路徑的改變、孔隙比及含水量的變化、土體結(jié)構(gòu)的破壞、土體成分的混合與置換、土體強度、變形特性的改變，在此基礎上較全面研究了基坑施工對周近土體的擾動，這對于基坑工程的優(yōu)化設計，保證基坑工程的變形、安全與穩(wěn)定，具有十分重要的理論意義和實用價值。

2、首先，分析了施工擾動的影響，建立了廣義擾動度的表達式和施工擾動的評價體系，基于土的三相組成的基本性質(zhì)，推導出定量計算基坑施工擾動的表達式；選用Taylor級數(shù)展開式，求出了擾動對巖土強度指標的影響。建立了考慮施工擾動的Rankine主動土壓力和基坑穩(wěn)定性的表達式，并通過工程實例進行了分析，結(jié)果表明，在對基坑進行穩(wěn)定性進行分析時不可忽視施工擾動的影響。從控制土方開挖、嚴格止(降)水措施等方面具體地闡述了控制基坑施工對土體擾動的措施。

3、 第二，試驗研究表明，杭州軟土為高靈敏度土，其靈敏度為6.7，具有較強的結(jié)構(gòu)性；單向壓縮試驗中原狀樣和重塑樣的壓縮特性有著明顯的差異。試驗中應力．應變曲線總體上呈應變硬化型，可用雙曲線函數(shù)來表示，對同一應力路徑的試樣，其破壞應力隨固結(jié)壓力的增大而增大。應力路徑對基坑土體的變形有著顯著的影響，不同應力路徑下，土體的變形性狀也不一樣。 第三，通過直剪試驗，得出含水量對軟土不排水抗剪強度及其參數(shù)有較大的影響，原狀軟土的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦

4、角按含水量的二次三項式變化，隨含水量的增大而遞減。值得注意的是，含水量對內(nèi)聚力的影響比對內(nèi)摩擦角大得多，含水量對內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角的影響隨含水量的增大而逐漸趨于相同，此時，內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角的大小主要取決于軟土的結(jié)構(gòu)強度和膠結(jié)作用。 第四，施工擾動的現(xiàn)場測試表明：土體的強度以及物理力學指標隨基坑開挖擾動而變化，土體含水量、孔隙比均為先增加后減小。主動區(qū)靜力觸探試驗表明，在基坑開挖后由于施工擾動，土體的錐尖阻力均有所降低，錐尖阻力與土

5、體深度、距離基坑圍護距離有關。 第五，對錨桿的現(xiàn)場測試表明：錨固體與土體間摩阻力沿錨桿長度的分布是不均勻的，在孔口附近最大，沿錨桿長度從孔口向孔底衰減。根據(jù)本試驗，隨著時間的延長，錨桿錨固體與土體之間的摩阻力是逐漸提高的，但是錨桿的摩阻力在不同的位置其增長的幅值卻不是同時出現(xiàn)的。摩阻力的分布規(guī)律與摩阻力水平有關。錨桿對地下連續(xù)墻的水平位移有一定的影響，錨桿桿體的受力變化對基坑的開挖比較敏感。錨桿內(nèi)的預應力變化與錨桿的位置、注漿量

6、、鎖定荷載有關，預應力對基坑的開挖很敏感。第六，分析了基坑挖過程中應力與變形變化的特征，從基坑邊坡的穩(wěn)定性入手，提出了基坑開挖強擾動區(qū)的概念。運用彈性理論中的楔形體理論對于放坡開挖的基坑進行分析，采用平面應變問題基本理論解析基坑分步開挖過程中的擾動區(qū)的范圍，經(jīng)實例計算結(jié)果的驗證，具有較好的合理性。根據(jù)開挖擾動作用的分區(qū)，可以有針對性地研究各分區(qū)內(nèi)變形特征與地層工程性質(zhì)的對應關系，研究相應的基坑支護及加固措施。 第七，在前的擾動函

7、數(shù)表達式的基礎上，提出了當量擾動度的表達式。土相對完整狀態(tài)和完全調(diào)整狀態(tài)分別用土彈性模型和修正劍橋模型表達，建立了基于擾動狀態(tài)的本構(gòu)模型，計算所得的結(jié)果與試驗結(jié)果變化規(guī)律相似，有一致趨勢。將考慮施工擾動的土體本構(gòu)模型引入基坑工程的有限元分析中，數(shù)值分析的結(jié)果表明圍護墻體變形的有限元計算結(jié)果與實測結(jié)果有較好的一致性，隨著開挖的進行，土體發(fā)生擾動的區(qū)域逐漸擴展，擾動度的值也逐漸增大，在坑腳及圍護墻周圍有擾動集中現(xiàn)象，擾動區(qū)域與土體的應力路徑