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模拟基坑应力路径的真三轴平面应变试验研究

李治  
【摘要】:随着城市现代化建设的不断发展,人们对地下空间的开发和利用日益增多,基坑工程不仅数量增多,而且向更大、更深方向发展。随着周围环境对基坑施工引起的位移限制要求越来越高,以往由强度控制的基坑设计逐渐向变形控制的设计方向发展。在实际工程中,土体中一点的三个主应力一般来说是不相同的。在岩土工程中,许多问题是属于平面变形问题。为了研究三个主应力不同情况下的土体强度和变形特性,需要进行复杂的真三轴试验研究,本文主要研究内容如下: (1) 通过分析基坑开挖过程中土体的应力路径,对基坑周边土体的特殊应力路径进行了试验模拟,并对真三轴卸荷试验结果进行分析,研究基坑周边土体的强度和变形性状。 (2) 引入基于能量耗散理论的3-参数模型,应用于描述本文土体真三轴试验的应力应变关系,在试验的基础上得到了能反映中主应力影响的q~ε_s非线性本构模型,并对参数进行了推导和拟合。 (3) 运用3-参数模型推导了土压力随位移变化的关系公式。应用该式可以根据与围护结构相邻土体的变形计算出作用在围护结构上的土压力,有利于变形控制设计。 (4) 在土体非线性比奥固结平面有限元程序(BCF)的基础上,修改得到了适用于本文模型的有限元计算程序。并分别采用邓肯一张模型和本文3-参数模型进行了计算对比。本文模型计算得出的围护桩的位移、围护桩后的沉降要大于邓肯一张模型计算所得值,主动侧土压力、被动侧土压力计算结果很相近;通过对桩两侧土体单元应力路径的分析得知,按本文模型计算得到的结果进行基坑围护设计将偏于安全。


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