收藏本站
《中国建筑科学研究院》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

超深超大基坑回弹变形计算方法的试验研究

李建民  
【摘要】:随着我国城市化进程和城市地下空间开发利用,超深超大基坑工程越来越多。随着基坑开挖深度加大,基坑开挖中的回弹变形在沉降中所占的比例亦越高,如何准确预估基坑开挖回弹变形成为亟待解决的问题。目前回弹变形研究主要以工程实测结合室内土工试验成果分析预测基坑开挖回弹变形量与再压缩变形量。本文的研究以室内压缩回弹试验为基础,通过大量试验数据分析了土体卸荷比—回弹模量、卸荷比—回弹比率、卸荷比—回弹率之间的关系及不同土性土样回弹变形的差异;通过室内基坑开挖模型试验,探究新的回弹变形观测方法,对回弹变形在基底处及基底以下土体中的分布规律进行了分析研究,得出回弹变形基本规律;通过原位载荷试验,研究了土体在原位状态下卸荷回弹变形基本规律;在室内模型试验测试方法基础上加以改进后在现场实测中进行应用,一方面验证其在实际工程中的适用性,另一方面对实际工程条件下的回弹变形规律进行研究;结合压缩回弹试验、基坑开挖模型试验、现场实测试验成果,对回弹变形计算方法进行研究,探索新的计算方法。通过大量试验与数值分析,得出一些具有参考价值和实用意义的结论: 1.通过室内压缩回弹试验,得到土体回弹变形基本规律,土体的回弹变形与固结压力、卸荷比、土性密切相关。 (1)土样卸荷回弹过程中,当卸荷比R0.4时,产生的回弹变形不到总回弹变形量的10%;当卸荷比增大至0.8时,已完成的回弹变形约占总回弹变形量的40%;而当卸荷比介于0.8-1.0时,发生的回弹量约占总回弹变形量的60%,这一阶段土体卸荷量较大,产生的回弹变形在总回弹变形中所占比例最高,处于此卸荷比范围内的土体是回弹变形发展最为强烈的区域,这一阶段也是回弹变形发展最快的阶段。 (2)土样再压缩过程中,当再加荷量为卸荷量的20%时,土样再压缩变形量已接近回弹变形量的40%-60%;之后土样再压缩变形量增长速率降低,当再加荷量为卸荷量40%时,土样再压缩变形量为回弹变形量的70%左右;当再加荷量为卸荷量的60%时,土样产生的再压缩变形量接近回弹变形量的90%。在土样再压缩过程中,再加荷初始阶段再压缩变形增长速率较大,之后增长速率随着加荷量的增加反而逐渐降低。当加荷量为卸荷量的80%时,再压缩变形量与回弹变量大致相等,当再加荷量与卸荷量相等时,再压缩变形量约为回弹变形量的1.2倍。 (3)在相同固结压力下,不同土性土样的回弹率存在明显差异。在相同固结压力下,淤泥及淤泥质土的最终回弹率最大,粘土和粉质粘土次之,砂土的最终回弹率最小。土体回弹变形具有一定滞后性,其滞后性与固结压力、卸荷比、土性密切相关。在相同固结压力下,随着时间的发展,淤泥及淤泥质土比粘性土、砂土表现出更为明显的回弹滞后性。土性也是影响土体回弹变形的主要因素之一。 (4)土体回弹变形是随着卸荷量逐渐增加土体回弹模量逐渐减小的过程。 2.刚性变形深标在模型试验回弹变形观测中取得良好效果,基坑工程空间效应对回弹变形的影响显著。 (1)基底以下同一深度处土体回弹变形沿基坑宽度的分布形状类似倒扣的“锅底形”,基坑中心点处最大,越靠近基坑边缘其回弹变形量越小。 (2)在模型试验中,在基底以下约0.57倍开挖深度处土体的回弹变形约占总回弹变形量的35%,在基底以下约一倍开挖深度处土体的回弹变形约为基底处回弹变形量的20%,可见在一倍开挖深度范围内回弹变形沿深度的衰减最快,这也是回弹变形发展最为剧烈的区域。在基底中心点下1.86倍开挖深度处土体的回弹变形约为基底处回弹变形的10%,该深度以下的土体回弹变形已不明显。 (3)当填土开始阶段,即再加荷荷载较小时,土体已产生明显的再压缩变形,当加荷量为开挖卸荷量的20%时,各点所产生的沉降已超过回弹变形量的40%,当再加荷至卸荷量的80%左右时,回弹变形被完全压缩。 3.通过工程实测,证明刚性变形深标对测试基底下一定深度处土体回弹变形具有实用性。 (1)实测结果表明回弹变形影响深度不仅与基坑开挖深度、基坑形状与尺寸有关,还与基底下一定深度范围内土层土性密切相关。在确定回弹变形影响深度时,基底以下土层工程地质状况也是关键因素之一。 (2)在基底处采用回弹标志进行回弹变形的观测准确性较高,对于基底下一定深度处土体回弹变形的观测,采用刚性变形深标进行观测较为有利,两种方法结合使用对于研究基底处及其以下一定深度处的回弹变形较为合理。 4.结合试验成果,充分利用土工试验中回弹模量与卸荷比之间的密切关系,针对现有回弹变形计算方法中确定回弹模量的方法加以改进,得到了预估基底开挖回弹变形的简化方法与数值计算方法,简化方法中没有考虑基坑开挖过程中开挖面以下土体剪应力的变化,更适于预估基坑中心点处回弹变形;而数值计算方法是通过调整建模计算过程,将土工试验成果应用于回弹变形计算,最终求得良好的回弹变形分布规律,不仅基坑中心点处,对于回弹变形在基坑内的分布规律也取得良好计算结果。 数值方法计算回弹变形要点为: (1)根据工程地质条件,取样后针对土样埋深做相应固结压力下的压缩回弹试验,得到其卸荷比—回弹模量关系曲线,进而得到其相应表达式; (2)根据工程实际状况进行数值计算,得其相应开挖步骤下的卸荷应力场,借助竖向应力的卸荷比这一参数,确定开挖面下各点土体卸荷状态,代入相应的卸荷比—回弹模量表达式取得其相应开挖工况下的回弹模量; (3)重新采用与第二步相同工程条件下的数值计算过程,在每步开挖前将由土工试验得到的回弹模量赋予相应的单元体,之后进行开挖计算,求得此步开挖工况下土体回弹变形增量; (4)各开挖工况下回弹变形增量累加即得基坑开挖最终回弹变形量。 结合以上主要结论,本文创新点如下: 1.提出回弹比率的概念,依据卸荷比—回弹比率与卸荷比—回弹模量变化关系,将土体卸荷回弹变形分为三个阶段:当卸荷比R0.4时,卸荷量较小,此时土体回弹变形少于总回弹变形量的10%;随着土体卸荷量增大,当卸荷比增大至0.8时,土体回弹变形约占总回弹变形量的40%;当卸荷比介于0.8-1.0时为第三阶段,土体产生的回弹变形约占总回弹变形量的60%。 2.粉质粘土、粘土、砂土、淤泥及淤泥质土等在相同固结压力下,各种土的最终回弹率,淤泥及淤泥质土最大,粘土和粉质粘土次之,砂土最小。 3.土体回弹变形具有一定滞后性,且与土体土性有关。在相同固结压力下,淤泥及淤泥质土比粘性土、砂土表现出更为明显的回弹变形滞后性。 4.模型试验得出在基底以下约一倍开挖深度处土体的回弹变形约为基底处回弹变形量的20%,可见在一倍开挖深度范围内回弹变形沿深度的衰减最快;在基底中心点下1.86倍开挖深度处土体的回弹变形约为基底处回弹变形量的10%,该深度以下的土体回弹变形已不明显。 5.提出回弹变形工程实测的方法。基底处土体回弹变形采用埋设回弹标志,开挖后测量其回弹量;基底以下某一深度处土体的回弹变形观测采用设置刚性变形深标的方法更为合理。两种方法结合使用对于研究基底处及其以下一定深度处的回弹变形较为合理。 6.提出结合室内土工试验成果的回弹变形数值计算方法。
【学位授予单位】:中国建筑科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU470.3

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李辉;曾月进;胡兴福;朱万林;曾明顺;;土体卸荷回弹变形的试验研究[J];四川建筑科学研究;2008年03期
2 汪中卫,刘国彬;基于卸荷及变形的主动土压力计算[J];地下空间;2003年01期
3 秦爱芳,刘绍峰,胡中雄;基坑软土强度变化特征及坑底施工安全控制[J];地下空间;2003年01期
4 陈兴年,刘国彬,王忠远;关于软土基坑加固的一点看法[J];地下空间;2003年01期
5 李玉岐,魏婕,谢康和;负孔压消散对坑底的回弹影响研究[J];长江科学院院报;2005年04期
6 夏明耀;;多撑式地下连续墙入土深度的模拟试验研究[J];大坝观测与土工测试;1984年02期
7 连镇营,韩国城,姚仰平;基于SMP准则的改进剑桥模型及其在基坑工程中应用[J];大连理工大学学报;2002年01期
8 程玉梅;基坑坑底土体侧向应力状态变化的研究[J];低温建筑技术;1999年04期
9 刘国彬,侯学渊;软土基坑隆起变形的残余应力分析法[J];地下工程与隧道;1996年02期
10 韩玉明;北京平原区饱和粘性土回弹及再压缩模量的试验研究[J];工程勘察;1996年02期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 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
2 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
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 周圣斌;圆形(框筒)和方形荷载作用下大底盘框架厚筏基础反力及变形特征研究[D];中国建筑科学研究院;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 肖健;考虑工程桩存在的深基坑回弹空间效应有限元分析[D];天津大学;2004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 杨佑发,王一功;边坡开挖对坡脚建筑影响分析[J];四川建筑科学研究;2004年03期
3 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
4 王福喜;轻型井点降水在南京地铁东井亭站基础施工中的应用[J];四川建筑科学研究;2005年05期
5 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
6 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
7 周斌;张可能;许晶菁;阮永芬;;稳定渗流时基坑侧向水土压力计算[J];四川建筑科学研究;2007年01期
8 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
9 顾士坦;;SMW工法水泥土桩性能影响因素分析及质量控制[J];四川建筑科学研究;2008年01期
10 陈燕;何夕平;商林;;劲性桩加预应力锚杆支护结构在深基坑工程中的应用[J];四川建筑科学研究;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 梁冰;金佳旭;张春梅;;浑水入渗对尾矿坝孔隙压力分布的影响分析[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
2 丁德民;马凤山;张亚民;王杰;郭捷;;高层建筑物荷载与地下水开采叠加作用下的地面沉降特征[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
3 黄酒华;董卫国;叶军惠;;复杂环境中城市交通枢纽基坑方案的研究与施工[A];施工机械化新技术交流会论文集——建筑机械化2011增刊[C];2011年
4 杨永涛;张建海;王慧娟;徐元金;张志雄;项庆伟;;隘口沥青心墙坝坝基溶洞处理措施研究[A];2011四川省水文、工程、环境地质学术交流会论文集[C];2011年
5 黄小兰;刘建军;杨春和;何翔;;考虑泥岩软化特性的油藏渗流场与地应力场耦合分析[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(一)[C];2007年
6 杨光华;;地基沉降计算的新方法[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会特邀报告[C];2007年
7 徐辉;张光永;王靖涛;;黏土不排水条件下的应力路径损伤本构模型[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
8 赵文;李慎刚;徐岩;孙海霞;;地铁基坑施工稳定性监测分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
9 俞缙;许琼鹤;邢崴崴;丁勇;程万钊;;基坑工程下地铁隧道隆起位移数值模拟分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
10 卢晓峰;丁勇春;;特殊类型基坑变形性状二维有限元分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘浜葭;冻融和渗流耦合作用下风积土路基结构性演变规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 柳飞;模型试验中地基材料粒径与基础尺寸效应研究[D];中国海洋大学;2010年
3 秦昊;地铁车站基坑开挖对邻近地下管线的影响研究[D];中国地质大学(北京);2010年
4 杨庆年;武汉地铁车站深基坑变形特性分析[D];华中科技大学;2010年
5 徐玉胜;大能量强夯置换法处理深圳地区软土地基的应用研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
6 宋兵;桩侧摩阻力特性的研究[D];华南理工大学;2010年
7 朱剑锋;考虑扰动影响的土体性状研究[D];浙江大学;2011年
8 史海莹;双排桩支护结构性状研究[D];浙江大学;2010年
9 孙训海;基础刚度、褥垫厚度对刚性桩复合地基桩土承载性状的影响[D];中国建筑科学研究院;2010年
10 章荣军;土体开挖引起的邻近受荷桩基附加响应分析[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨传宽;深基坑变形监控与信息化施工研究[D];河南理工大学;2010年
2 刘根保;基于邓肯—张模型的垃圾土强度特性及边坡稳定性研究[D];南昌航空大学;2010年
3 俞永贤;复合土钉支护深基坑工程工作特性研究[D];山东科技大学;2010年
4 马宗锋;地铁车站深基坑分步开挖数值模拟分析[D];山东科技大学;2010年
5 王钊;桩—锚杆支护结构可靠性研究[D];山东科技大学;2010年
6 戚晓鸽;基于环境条件的基坑支护结构设计与工程应用[D];郑州大学;2010年
7 薛强;双排桩—重力拱联合支护结构的数值模拟分析[D];郑州大学;2010年
8 翟永亮;地铁车站基坑桩撑支护体系m法设计参数研究[D];郑州大学;2010年
9 朱翔;地铁车站深基坑支护设计与开挖有限元模拟[D];郑州大学;2009年
10 陈先志;CFG桩复合地基基床系数及其应用[D];郑州大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪中卫,刘国彬;基于卸荷及变形的主动土压力计算[J];地下空间;2003年01期
2 陈兴年,刘国彬,王忠远;关于软土基坑加固的一点看法[J];地下空间;2003年01期
3 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];地下空间与工程学报;2005年01期
4 叶于政,孙家乐;高层建筑箱形基础与地基和上部结构共同工作机理的初步探讨和采用弹性杆的简化计算法[J];北京工业大学学报;1980年03期
5 李玉岐,魏婕,谢康和;负孔压消散对坑底的回弹影响研究[J];长江科学院院报;2005年04期
6 夏明耀;;多撑式地下连续墙入土深度的模拟试验研究[J];大坝观测与土工测试;1984年02期
7 程玉梅;基坑开挖卸荷影响深度的确定[J];大坝观测与土工测试;2001年05期
8 连镇营,韩国城,姚仰平;基于SMP准则的改进剑桥模型及其在基坑工程中应用[J];大连理工大学学报;2002年01期
9 刘国彬,侯学渊;软土基坑隆起变形的残余应力分析法[J];地下工程与隧道;1996年02期
10 王曙光;文克尔地基上四边自由矩形带肋梁板的计算[J];工程设计CAD与智能建筑;2002年07期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 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
2 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
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 邸道怀;圆形框筒高层结构大底盘框筏基础反力及变形特征研究[D];中国建筑科学研究院;2004年
2 朱红波;L形高层建筑下大底盘框架厚筏基础反力及变形特征研究[D];中国建筑科学研究院;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李园;盾构施工地层变形的三维数值模拟及试验研究[D];天津大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李建民;滕延京;;基坑开挖回弹再压缩变形试验研究[J];岩土工程学报;2010年S2期
2 孔令荣;;考虑残余应力的基坑回弹变形分析[J];岩土工程学报;2010年S1期
3 杜宏元;;不同基坑开挖顺序对临近地铁车站的影响分析[J];山西建筑;2011年18期
4 周志斌;车辆载荷作用下路基土的变形特性[J];浙江工业大学学报;2002年02期
5 肖宏彬;金文婷;马千里;付华;施棉军;;南宁膨胀土加载-卸载试验及蠕变特性[J];自然灾害学报;2011年02期
6 王学堂;汽车电源连接器弹簧卡模具设计[J];模具制造;2005年01期
7 李玉岐,周健,谢康和;渗流作用对基坑坑底回弹变形的影响[J];岩土力学;2005年11期
8 罗作芬;郑传超;;沥青混合料劈裂回弹模量的研究[J];河北工业大学学报;2010年03期
9 韩志刚;柳葆生;颜书毅;成志强;;薄壁结构点焊组装回弹分析[J];重庆工学院学报(自然科学版);2009年05期
10 李建民;滕延京;;从不同土的室内压缩回弹试验分析基坑开挖回弹变形的特征[J];建筑科学;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 青二春;廖少明;方宏强;奚程磊;;地铁隧道上方大面积卸荷下的变形实测分析[A];中国土木工程学会第十二届年会暨隧道及地下工程分会第十四届年会论文集[C];2006年
2 张跃东;;路基回弹模量现场检测技术研究综述[A];河南省土木建筑学会2010年学术大会论文集[C];2010年
3 寇哲君;龙国荣;姚学锋;方岱宁;;纤维增强热固性复合材料固化变形研究进展[A];探索创新交流--中国航空学会青年科技论坛文集[C];2004年
4 陈磊;杨继昌;;铝合金板材回弹过程静态隐式有限元优化建模研究[A];第二届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2006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 崔晓佳;石耀霖;;西藏古大湖湖水减少地壳回弹可以引起湖底倾斜吗?[A];中国地球物理第二十一届年会论文集[C];2005年
7 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
8 董泽荣;赵华;姜云辉;黄仕俊;;拱坝坝基岩体全过程变形监测成果分析[A];第十届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2008年
9 漆祖芳;唐忠敏;姜清辉;位伟;潘少华;;大岗山水电站坝肩边坡开挖支护有限元模拟[A];第二届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(一)[C];2008年
10 徐嘉谟;陈月娥;;岩石对成岩压力的“记忆”及其岩石力学意义的探讨[A];面向国民经济可持续发展战略的岩石力学与岩石工程——中国岩石力学与工程学会第五次学术大会论文集[C];1998年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 记者刘其丕;天津聚海铝合金电机壳产品市场走红[N];中国有色金属报;2009年
2 杨曙;汽车试验场 科技显力量[N];光明日报;2002年
3 苍山县交通局 李锋光;抗疏力材料在道路建设中的应用研究[N];中国企业报;2009年
4 郭永晨;浅谈水泥砼路面病害成因及预防措施[N];晋中日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李建民;超深超大基坑回弹变形计算方法的试验研究[D];中国建筑科学研究院;2010年
2 黄爱军;基坑下方运营隧道卸载回弹的力学机理分析[D];上海交通大学;2008年
3 周秋娟;软土卸荷力学特性及软弱地层中基坑稳定性研究[D];暨南大学;2009年
4 李玉岐;考虑渗流影响的基坑工程性状研究[D];浙江大学;2005年
5 师旭超;海相淤泥的固结特性及变形机理研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2003年
6 李跃军;路基强度的快速无损检测、评价与控制研究[D];中南大学;2012年
7 王翠;沉管隧道工程干坞及岸壁保护结构稳定性研究[D];天津大学;2009年
8 陈铖;基于模糊集塑性理论的无粘性土循环荷载本构模型研究[D];中南大学;2010年
9 李子春;轨道结构垂向荷载传递与路基附加动应力特性的研究[D];铁道部科学研究院;2000年
10 王修山;级配碎石基层沥青路面材料与结构特性研究[D];长安大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 雷俊;卸荷作用下软土回弹变形及孔隙水压力变化规律的试验研究[D];武汉科技大学;2010年
2 邓指军;基坑卸荷回弹特性的试验及研究[D];同济大学;2008年
3 隋海波;高强度钢板成形轿车B柱加强板的研究[D];燕山大学;2009年
4 龙仕彰;基于人工智能的冲压件复合参数数值优化技术研究与应用[D];浙江大学;2007年
5 张娜;填土路基刚性指标及其快速检控技术研究[D];山东大学;2011年
6 雷明轩;季节性冰冻地区路基回弹模量试验研究[D];长安大学;2010年
7 王冬;高矩形盒深拉深工艺数值模拟及回弹分析[D];重庆大学;2008年
8 宋海;小间距加筋土力学性能的试验研究[D];武汉理工大学;2010年
9 罗征志;基于数值模拟的板料翻边成型回弹研究[D];重庆大学;2005年
10 青二春;地铁隧道上方大面积卸载下的变形及控制模式研究[D];同济大学;2007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