收藏本站
《暨南大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

软土卸荷力学特性及软弱地层中基坑稳定性研究

周秋娟  
【摘要】: 随着我国大中城市的发展,城市能够利用的土地资源迅速减少,迫使城市开始往三维空间发展,城市地下空间的开挖利用越来越受到重视,城市轨道交通及城市地下空间综合开发利用项目在国内各大城市开展。而我国大中城市主要分布在沿海和河流中下游及湖泊附近地区,主要地基基础为软土,因此,开展各种开挖条件下软土力学特性研究对城市的地下空间开发利用具有十分重要的意义。其次,基坑工程作为地下空间开发的一个重要手段,对软弱地层中基坑工程的稳定性深入开展研究迫在眉睫,因此,进行软土基坑试验研究以及数值分析,探讨基坑工程的变形、安全、稳定,同样具有十分重要的理论和实际意义。鉴于此,本文定义土体只要有一个方向的应力减小就为卸荷,针对珠三角州相沉积的典型灰黑色淤泥质软土及软土开挖工程进行了系统研究,主要研究内容与成果如下: 1.为分析开挖工程中土体的侧向卸荷行为,对原状土样进行了侧向卸荷条件下的三轴剪切试验,结果表明:(1)侧向卸荷下土体的强度明显小于轴向加荷下的土体强度,即土体在侧向约束减小后所能承受的剪应力将降低;(2)在侧向卸荷时由于土体产生负孔隙水压力,使得有效应力强度反而低于总应力强度,与轴向加荷条件下的强度规律相反;(3)侧向卸荷条件下软土在p-q平面上的屈服条件满足Drucker-Prager模型的屈服条件;(4)建立侧向卸荷条件下的卸荷变形模量计算公式。 2.为分析开挖工程中施工过程或施工间歇对基坑稳定的影响,进行了不同卸荷路径下三轴卸荷流变试验,结果表明:(1)若土体为侧向卸荷而轴向荷载不变,此时土体的卸荷流变变形表现为压缩变形;即使在偏应力较小时,土体的总变形较小,但蠕变变形仍不可忽略;随着偏应力的进一步增大,应变随着偏应力的施加迅速发展直至土样产生鼓型破坏;(2)若土体为轴向卸荷或轴向侧向同时卸荷,则土体在仅发生轴向卸荷时产生明显的滞后回弹变形,且随平均固结压力的增大愈显著;而土体在轴向与侧向均卸荷路径下,土体产生剪切变形,无明显的流变特征,但在该路径下土体出现了负孔压,且卸荷压力越大,负孔压极值越大;(3)不论是何种卸荷路径,应变率与时间的双对数关系均为线性关系,因此,可建立软土卸荷流变模型为(?)=bt~m,其中b与m为流变参数,与卸荷路径、应力水平相关。 3.为分析开挖工程中土体的回弹行为,进行了不同卸荷路径、不同预压荷载条件下的一维压缩回弹试验,结果表明:(1)含水量、卸荷路径下对软土回弹模量的影响不大,而卸荷比、预压荷载越大,土体回弹将越明显;若卸荷比一定,则回弹变形与预压荷载成反比;(2)孔隙比、预压荷载与荷载之间存在相应的经验关系;(3)土体的回弹变形存在临界卸荷比R=0.8,当R<0.8,土体的回弹率很小;(4)次回弹系数随卸荷比增大而增大;(5)土体的回弹模量具有时效性,随卸荷比、时间、预压荷载而不断变化,回弹模量随着时间的增长而迅速减小,约在10min处达到稳定值。 4.为分析开挖工程中土体的渗透特性,进行了不同卸荷条件下的渗透试验,结果表明:(1)土体在不同初始固结压力下的逐级卸荷时,渗透系数将随卸荷比不同而随之变化,当卸荷比R<0.8时,渗透系数变化不大,当R>0.8时,渗透系数开始随着土体的卸荷比增大而迅速增大;(2)卸荷路径对饱和软粘土的渗透特性基本没影响,但渗透系数受初始固结压力影响较大,初始固结压力越大,卸至同一级固结压力下的渗透系数反而越小。 5.为分析开挖工程的破坏特征,针对一软弱基坑进行了模拟开挖及支护全过程的离心模型试验,试验中分别考虑了基坑的不同支护方式以及软土的强度等影响因素,获得了各种条件下的变形和破坏的最直观描述、以及深厚软土层中基坑工程稳定的基本条件。试验表明:(1)在有挡土墙无支撑支护情况下,随着基坑开挖深度的加大,基坑将由于挡土墙与坑侧土体变形过大而发生倾覆破坏,此时,坑侧土体大面积开裂,严重影响基坑的周边环境;挡土墙向坑内倾斜与坑侧土体发生侧向卸荷是坑侧土体发生沉降的主要原因;基坑开挖而引起的土体卸荷回弹变形是造成坑底土体隆起的主要原因;(2)在有挡土墙有支撑支护情况下,软土的强度对基坑的稳定性影响很大;随着基坑开挖深度的加大,基坑将由于坑底土体隆起变形过大、挡土墙向坑外倾斜、第1排支撑失去作用而使得基坑整个支护结构失稳破坏;造成基坑坑侧土体沉降的主要原因是挡土墙底部土体向坑内流动,同时这也是坑底土体产生隆起变形的主要原因之一;土体产生卸荷回弹变形是坑底土体发生隆起变形的另一主要原因。 6.为了分析基坑开挖卸荷造成的周边土体应力偏转问题,对应力偏转造成的变形、强度问题进行探讨:(1)对开挖卸荷后基坑周边土体应力场进行理论分析,通过引入应力矢量比概念,建立考虑主应力轴偏转的应力矢量本构关系;(2)通过对不同大主应力方位角下软粘土剪切试验可知,大主应力发生偏转后,土体的应力-应变仍为双曲线型,可进行归一化处理;土体的强度将降低,且变形模量减小,表明在基坑工程中若不考虑应力的偏转,将降低工程的安全性;(3)建立土体初始变形模量随大主应力方位角变化的折减公式。 7.基于前述室内试验结果和土工离心模型试验结果,对土工离心模型试验的原型基坑进行数值计算,结果表明:(1)不考虑应力偏转对土体变形与强度的影响下,计算所得到的变形规律与实测变形规律有相似性,但变形较小;在数值计算中,最大回弹位移发生在整个基坑的中部,而离心试验中,坑底最大回弹位移发生在所进行试验的坑底的中部;坑侧土体的流变效应明显于坑底土体;软土基坑开挖卸荷后,基坑周边土体将发生不同程度的应力偏转;(2)为考虑应力偏转对土体变形的影响,对每一计算步后的变形模量进行折减,结果表明,考虑应力偏转效应后,基坑周边土体变形明显增大,且流变效应相对明显。
【学位授予单位】:暨南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TU447

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何俊,肖树芳;结合水对海积软土流变性质的影响[J];吉林大学学报(地球科学版);2003年02期
2 包承纲,饶锡保;土工离心模型的试验原理[J];长江科学院院报;1998年02期
3 白冰,周健;土工离心模型试验技术的一些进展[J];大坝观测与土工测试;2001年01期
4 叶正强,李爱群,杨国华,黄镇,张森安;粘性土的渗透规律性研究[J];东南大学学报(自然科学版);1999年05期
5 王绪民;何世秀;朱志政;;软土卸荷孔压特性的试验研究[J];工程勘察;2006年10期
6 胡其志,何世秀,杨雪强;基坑开挖软土流变特性的试验研究[J];湖北工学院学报;2003年03期
7 程相华;卸荷土体的强度特征[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2000年03期
8 董邑宁;饱和粘土渗透特性的试验研究[J];青海大学学报(自然科学版);1999年01期
9 吴世明,陈龙珠;饱和土的泊松比及含气量对它的影响[J];水利学报;1989年01期
10 韩国城,连镇营,姚仰平;一个适用于深基坑开挖的三维各向异性模型[J];水利学报;2002年11期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 沈细中;深基坑工程基本过程数值模拟及实时优化研究[D];武汉大学;2004年
2 谢秀栋;软土地区深基坑施工变形安全性状的时间特性研究[D];同济大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 邢建营;土工离心模型试验技术的研究和应用[D];西北农林科技大学;2005年
2 傅艳华;基坑工程中土流变特性试验与数值模拟研究[D];南京工业大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贾广社,孙继德,秦立永;利用价值工程选择基坑围护方案和施工[J];四川建筑科学研究;2003年01期
2 庄心善,朱瑞赓,赵鑫;极限分析法确定土层锚杆承载力分析[J];四川建筑科学研究;2005年04期
3 徐宜和;;基坑工程技术现状分析[J];四川建筑科学研究;2005年06期
4 曾律弦;潘泓;;ANSYS在环梁支护结构体系中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年04期
5 魏焕卫;贾强;孙剑平;祝健;;既有建筑物基础加固荷载计算方法[J];四川建筑科学研究;2007年01期
6 魏焕卫;孙剑平;贾强;杨立华;;基于变形控制的某大型基坑设计和施工[J];四川建筑科学研究;2007年01期
7 钟正雄;基坑工程监测数据库管理系统的设计及应用[J];地下空间;1998年S1期
8 刘国彬,侯学渊,黄院雄;基坑工程发展的现状与趋势[J];地下空间;1998年S1期
9 张璞,唐忠德;重力式水泥搅拌桩挡墙的基坑围护设计[J];地下空间;1999年02期
10 郑虹,王成华;以水泥搅拌桩作大型基坑支护结构的工程实践[J];地下空间;2000年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 龚福洪;苏爱军;;秭归县邓家坡一号滑坡治理工程设计实例[A];湖北省三峡库区地质灾害防治工程论文集[C];2005年
2 龚福洪;;预应力锚索抗滑桩的设计方法探讨[A];湖北省三峡库区地质灾害防治工程论文集[C];2005年
3 夏仲贤;;SMW工法及其在上海软土基坑工程中应用浅析[A];上海市岩土工程检测中心论文集(1995—2005)[C];1995年
4 宋福来;余家兴;西程秋;;深基坑施工对既有地下管线的保护[A];北京市政第一届地铁与地下工程施工技术学术研讨会论文集[C];2005年
5 陈永福;;深基坑开挖回弹计算的探讨[A];首届全国岩土工程博士学术讨论会论文集[C];1990年
6 徐方京;候学渊;;基坑回弹性状分析与预估[A];首届全国岩土工程博士学术讨论会论文集[C];1990年
7 吴凯华;蒋美蓉;;软土深基坑工程开挖支护时空效应初探[A];中国土木工程学会隧道及地下工程学会第九届年会论文集[C];1996年
8 刘纯升;杨九宏;许劲松;;基坑开挖与喷锚支护数值分析研究[A];岩土力学的理论与实践——第三届全国青年岩土力学与工程会议论文集[C];1998年
9 彭红君;;浅谈邯郸路地道深基坑围护——钻孔咬合桩的设计[A];中国交通土建工程学术论文集(2006)[C];2006年
10 拓守盛;;地下连续墙质量检测技术应用浅析[A];中国交通土建工程学术论文集(2006)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈洋;深基坑开挖数值模拟与实测研究[D];西安建筑科技大学;2001年
2 马石城;基坑开挖的弹塑性与流变分析及其应用[D];湖南大学;2001年
3 陈页开;挡土墙上土压力的试验研究与数值分析[D];浙江大学;2001年
4 左人宇;“一桩三用”技术与实践[D];浙江大学;2001年
5 苏杭丽;一种新型水工模拟技术的研究[D];河海大学;2001年
6 陈昌富;仿生算法及其在边坡和基坑工程中的应用[D];湖南大学;2001年
7 徐杨青;深基坑工程优化设计理论与动态变形控制研究[D];武汉理工大学;2002年
8 王栋;波浪作用下海床动力响应与液化的数值分析[D];大连理工大学;2002年
9 梅国雄;固结有限层理论及其应用[D];河海大学;2002年
10 张旭辉;锚管桩复合土钉支护稳定性研究[D];浙江大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张朝鹏;黄土的非线性流变本构模型及其在逆作法工程中的应用[D];西安理工大学;2000年
2 赵占厂;深基坑支护系统的数值分析与动态监测[D];长安大学;2000年
3 接金宝;有限元边坡稳定分析方法在地基承载力问题中的应用[D];大连理工大学;2000年
4 吕大为;桩筏基础中桩与土的相互作用分析[D];大连理工大学;2000年
5 陈广峰;湿陷性黄土地区深基坑及边坡锚杆支护受力性能应用研究[D];甘肃工业大学;2001年
6 褚玲;压顶圈梁与支护桩的空间协调作用的研究[D];甘肃工业大学;2001年
7 水伟厚;黄土场地深基坑开挖变形性状研究[D];西安建筑科技大学;2001年
8 王进;高层建筑深基坑开挖三维弹性、弹塑性有限元分析[D];西安建筑科技大学;2001年
9 贾其军;袋装砂井处理河滩相软土固结沉降研究[D];长安大学;2001年
10 高维隆;公路黄土坝式路堤研究[D];长安大学;2001年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高玮,郑颖人;岩土工程非确定性反分析研究动态[J];地下空间;2000年02期
2 陈郁,李永盛;基坑开挖卸荷引起下卧隧道隆起的计算方法[J];地下空间;2005年01期
3 曾远,李志高,王毅斌;基坑开挖对邻近地铁车站影响因素研究[J];地下空间;2005年04期
4 王军,王磊,肖昭然;双排桩支护排距的有限元分析与研究[J];地下空间;2005年S1期
5 蒋树屏;岩体工程反分析研究的新进展[J];地下空间;1995年01期
6 周龙翔;童华炜;王梦恕;张顶立;;广州软土的工程特性及地基处理方法的对比研究[J];北京交通大学学报;2006年01期
7 张怀静,张友葩,金爱兵;深基坑支护的数值分析[J];北京建筑工程学院学报;2003年02期
8 徐平,李云鹏,丁秀丽,王芝银;FLAC~(3D)粘弹性模型的二次开发及其应用[J];长江科学院院报;2004年02期
9 张家发;土坝饱和与非饱和稳定渗流场的有限元分析[J];长江科学院院报;1994年03期
10 任大春,吴昌瑜,朱国胜;三峡二期围堰饱和-非饱和渗流分析[J];长江科学院院报;1997年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王助贫;三轴试验土样变形的数字图像测量方法及其应用[D];大连理工大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 葛卫春;基坑侧向卸荷应力路径及挡墙侧向变形研究[D];河海大学;2001年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 钱征,李广武,王文奎;强夯法加固松软地基[J];岩土工程学报;1980年01期
2 丰定祥,杨家岭,葛修润;某水利枢纽电站厂房基坑岩体位移变形有限元分析[J];岩土工程学报;1980年01期
3 徐天林;海底深层软土地基处理新法和专用作业船[J];水运工程;1980年01期
4 盛崇文;振动水冲法[J];铁道建筑;1980年05期
5 赵元栋,朱家麒;采用汽车式砂井机进行射水法砂井施工[J];铁道建筑;1980年08期
6 张国霞,张乃瑞,张凤林;病房楼工程基坑回弹和地基沉降的观测分析[J];土木工程学报;1980年01期
7 沈珠江,张诚厚;有限单元法计算井点作用下基坑边坡的变形[J];土木工程学报;1980年02期
8 卢世深;岩土工程中设计参数的若干问题——第七届欧洲土力学基础工程会议简介[J];中外公路;1980年02期
9 吴国庆;;电渗、喷射井点和深井用于施工降水[J];建筑施工;1980年04期
10 葛修润;丰定祥;;岩体工程中流变问题的有限元分析[J];岩土力学;1980年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王继献;;冻结施工技术在基坑围护中应用研究[A];地层冻结工程技术和应用——中国地层冻结工程40年论文集[C];1995年
2 翁家杰;;冻结法在盾构隧道工程中的应用[A];地层冻结工程技术和应用——中国地层冻结工程40年论文集[C];1995年
3 吴万平;;论高等级公路的软土地基勘察[A];湖北省公路学会第七届优秀论文集[C];1998年
4 任家骥;;折板在软弱地基多层建筑基础中的运用[A];第二届空间结构学术交流会论文集(第二卷)[C];1984年
5 李文禄;侯思聪;林顺道;;可控音频电磁法在公路勘察中的应用[A];1991年中国地球物理学会第七届学术年会论文集[C];1991年
6 陈华文;;工程物探技术与城市建设的发展[A];1997年中国地球物理学会第十三届学术年会论文集[C];1997年
7 蔡长赓;;挖孔桩在基坑开挖中的应用[A];第二届全国岩石动力学学术会议论文选集[C];1990年
8 张鸿儒;夏禾;阁贵平;;深开挖施工过程的计算机模拟和方案优化[A];中国土木工程学会计算机应用学会第六届年会土木工程计算机应用文集[C];1995年
9 陈观胜;陈达山;黄栋;;水泥搅拌法加固泥炭土地基的工程实践[A];中国土木工程学会土力学及基础工程学会地基处理学术委员会第四届地基处理学术讨论会论文集[C];1995年
10 邝健政;;高压喷射灌浆防渗技术在基坑工程中的设计与应用[A];中国土木工程学会土力学及基础工程学会地基处理学术委员会第四届地基处理学术讨论会论文集[C];1995年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 孙洪涛;浅议盾构法施工地层移动分析的模糊数学模型[N];广东建设报;2000年
2 戴鸿鹏;商检大厦地下室锚喷支护实例[N];广东建设报;2000年
3 黄凌格林蔡世发;轻型井点降水施工工艺获得成功[N];科技日报;2000年
4 邹斌;渝怀铁路永临结合电力工程立起第一杆[N];中国铁道建筑报;2000年
5 记者 李志杰;内昆铁路新修路段认真贯彻执行《水土保持法》[N];中国水利报;2001年
6 庞宝根;深基坑围护体发生流砂的抢救[N];中华建筑报;2001年
7 苏慧;复合土钉墙在软土地基中的应用[N];中华建筑报;2001年
8 ;真空预压加固软土地基法[N];中国水利报;2002年
9 潘锋;“扶正”比萨斜塔[N];科学时报;2002年
10 孙春旺;浅谈深基坑支护技术应用[N];兵团日报(汉);2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈洋;深基坑开挖数值模拟与实测研究[D];西安建筑科技大学;2001年
2 马石城;基坑开挖的弹塑性与流变分析及其应用[D];湖南大学;2001年
3 左人宇;“一桩三用”技术与实践[D];浙江大学;2001年
4 王军;结构性软土地基的固结沉降及稳定研究[D];浙江大学;2002年
5 王志亮;软基路堤沉降预测和计算[D];河海大学;2004年
6 梅英宝;交通荷载作用下道路与软土复合地基共同作用性状研究[D];浙江大学;2004年
7 刘熙媛;基坑开挖过程的试验与数值模拟及土的微观结构研究[D];天津大学;2004年
8 林希强;基坑复合土钉支护全过程内力及变形研究[D];中国地质大学;2004年
9 贾宁;软土地基高速公路拓宽的沉降性状及处理研究[D];浙江大学;2004年
10 刘干斌;软土隧道固结性状及相互作用理论研究[D];浙江大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘丽萍;软土路基沉降计算方法的应用研究[D];长安大学;2000年
2 刘小丽;基坑支护结构变形与土压力的三维弹塑性有限元分析[D];河北工业大学;2000年
3 袁怀宇;高路堤河滩相软土硬壳层特点及施工控制研究[D];长安大学;2000年
4 简艳春;软土基坑变形估算及其影响因素研究[D];河海大学;2001年
5 柴玉卿;真空堆载联合预压法的固结与渗流研究[D];河海大学;2001年
6 王彩会;深基坑降水工程优化设计及渗流场与应力场耦合分析[D];河海大学;2001年
7 水伟厚;黄土场地深基坑开挖变形性状研究[D];西安建筑科技大学;2001年
8 王进;高层建筑深基坑开挖三维弹性、弹塑性有限元分析[D];西安建筑科技大学;2001年
9 葛卫春;基坑侧向卸荷应力路径及挡墙侧向变形研究[D];河海大学;2001年
10 张义平;竖井中深孔掏槽和切缝药包法的研究与应用[D];中南大学;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026