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、土體結構的破壞、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，推導出定量計算基坑施工擾動的表達式；選用Taylor級數展開式，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，具有較強的結構性；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，可用雙曲線函數來表示，對同一應力路徑的試樣，其破壞應力隨固結壓力的增大而增大。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有較大的影響，原狀軟土的內聚力和內摩擦

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，含水量對內聚力的影響比對內摩擦角大得多，含水量對內聚力和內摩擦角的影響隨含水量的增大而逐漸趨于相同，此時，內聚力和內摩擦角的大小主要取決于軟土的結構強度和膠結作用。 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，經實例計算結果的驗證，具有較好的合理性。根據開挖擾動作用的分區(qū)，可以有針對性地研究各分區(qū)內變形特征與地層工程性質的對應關系，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)的本構模型，計算所得的結果與試驗結果變化規(guī)律相似，有一致趨勢。將考慮施工擾動的土體本構模型引入基坑工程的有限元分析中，數值分析的結果表明圍護墻體變形的有限元計算結果與實測結果有較好的一致性，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