软土地区深基坑施工变形安全性状的时间特性研究

【摘要】： 软土的蠕变特性不仅会影响到深基坑的变形控制,而且对于深基坑的安全性状也至关重要,这在控制变形要求高的深基坑工程中尤为突出。由于深基坑周围环境的多样性,土体及支护结构的变形规律变得更为复杂。本文从土的蠕变机理入手,考虑时间的影响,引入软土弹粘塑性模型,通过数值分析,对深基坑施工变形安全性状时间特性进行研究和探讨。主要内容如下: 1、针对软土的蠕变特性,对软土的流变特性研究历史、研究途径以及对软土流变特性的认识进行简单回顾与总结。在土的弹塑性模型基础上,通过引入描述软土蠕变特性的滞后变形项,将非弹性应变分解为瞬时塑性应变和滞后塑性应变,发展一个可以描述软土蠕变特性的弹粘塑性模型。 2、依据FLAC~(3D)所提供的二次开发程序接口,对弹粘塑性本构模型进行数值实现。通过对侧向卸荷试验的数值计算,并与FLAC~(3D)内置的修正剑桥模型的计算结果作比较,验证了二次开发的弹粘塑性流变模型程序的可行性与正确性。 3、针对邻近地铁车站深基坑施工条件,提出基坑回弹的实用计算公式,采用数值方法研究深基坑周围土体的变形规律以及车站结构的变形规律,并与无地下建筑物的基坑变形规律作对比分析。 4、针对邻近建筑物超载影响下深基坑施工条件,给出有无超载作用下土体变形的表达式,为深基坑开挖土体变形计算提供简易方法。对某地铁车站深基坑开挖进行了三维数值分析,研究在邻近建筑物超载作用下土体的变形规律,并与无邻近超载作用下土体变形规律作比较。 5、确定墙体的变形容许值作为安全控制指标,针对深基坑施工过程中的正常开挖及时支撑和超挖两种情况,定量分析深基坑安全性状随时间的变化规律,得到这两种情况下深基坑的安全放置时间。最后对邻近超载的主要影响因素进行敏感性分析,主要包括超载大小、超载距离、超载埋深、超载宽度对深基坑施工安全性状的影响。