基于三軸試驗的基坑變形特性研究.pdf

1、基坑開挖對于基坑邊坡土體而言是逐漸卸載的過程，而一直以來工程界多偏向于利用常規(guī)的土力學參數(shù)和建立加載模型對基坑的變形進行分析，這種差距促使現(xiàn)階段有必要探索出一種與基坑開挖時邊坡土體的應(yīng)力路徑相符合的土力學參數(shù)和計算模型。本文首先對基坑開挖時邊坡土體的應(yīng)力路徑進行分析，通過試驗來模擬基坑開挖時邊坡土體的應(yīng)力路徑，然后將試驗所得的各項土力學參數(shù)運用到數(shù)值模擬分析中，對基坑的變形特性進行研究。論文的研究對基坑工程的設(shè)計和施工有一定的理論和實踐

2、指導(dǎo)意義。本文的主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)根據(jù)基坑開挖邊坡土體的應(yīng)力路徑變化情況確定試驗方案，然后基于軸向應(yīng)力不變，側(cè)向應(yīng)力減小的試驗需求，參照應(yīng)力控制式三軸儀的作用原理，對TSZ-3型應(yīng)變控制式三軸儀進行了改造，使用改造后的儀器進行了三軸卸載試驗，研究了原狀黃土在三軸卸載條件下的變形特征，并與常規(guī)三軸壓縮試驗進行了對比分析。
　　試驗結(jié)果表明:三軸卸載試驗條件下的試樣的(σ1-σ3)～ε1關(guān)系曲線近似為彈性-理想

3、塑性模型，即在試驗初期呈現(xiàn)明顯的彈性變形，彈塑性變形階段較小，后期則呈現(xiàn)明顯的塑性變形，（σ1-σ3）～ε1關(guān)系曲線逐步趨于水平，每一級卸載所對應(yīng)的應(yīng)變量變化較大;這是由于三軸卸載試驗條件下試樣發(fā)生破壞時的破壞比Rf≈1，表明試樣在發(fā)生破壞時已經(jīng)達到了承載力極限狀態(tài)，以至于強度迅速衰減，應(yīng)變量迅速增加，呈現(xiàn)出應(yīng)變軟化的現(xiàn)象。這說明三軸卸載試驗更為符合基坑工程中邊坡失穩(wěn)征兆不明顯，一旦失穩(wěn)則破壞較為迅速的現(xiàn)象。
　　(2)關(guān)于三軸卸

4、載試驗條件下所推導(dǎo)的各項土力學參數(shù)與常規(guī)三軸壓縮試驗存在一定的差別，如抗剪強度參數(shù)c值偏小、φ值偏大、初始模量Ei偏大等，為了進一步研究采用不同參數(shù)對基坑的變形進行分析時所具有的影響，而將不同試驗條件下所推導(dǎo)出的抗剪強度參數(shù)運用到FLAC3D有限差分軟件中，對算例基坑邊坡的側(cè)向變形進行了研究。
　　FLAC3D數(shù)值模擬分析結(jié)果表明:采用三軸卸載試驗所推導(dǎo)的抗剪強度參數(shù)對基坑邊坡的側(cè)向變形進行分析時，基坑邊坡的側(cè)向變形相對較大。而采

5、用FLAC3D有限差分軟件所預(yù)測的變形越大，在對基坑邊坡的側(cè)向變形進行控制時就需要更為安全的保障措施，從而使得基坑的安全性更高。這表明采用三軸卸載試驗所推導(dǎo)的抗剪強度參數(shù)對基坑邊坡的側(cè)向變形進行分析以指導(dǎo)基坑的設(shè)計和施工時，相對于常規(guī)三軸壓縮試驗參數(shù)更為安全。
　　總之，在對基坑的開挖與支護方式進行設(shè)計時，應(yīng)當分析基坑開挖時土體的應(yīng)力路徑和應(yīng)力狀態(tài)，盡可能采用與土體的應(yīng)力路徑和應(yīng)力狀態(tài)相符合的土力學參數(shù)，既要保證安全、也要兼顧經(jīng)濟