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黏性土的土压力计算理论研究

廖斌  
【摘要】:近年来,伴随着城市化进程的不断推进,地下空间得到了广泛地开发利用,同时也产生了许多工程问题,需要在基坑设计理论方面进行进一步地完善。作用在基坑围护结构上的荷载的计算问题一直是进行基坑设计最为核心的课题,这就涉及到土力学的一个基本内容:土压力计算理论。本文在总结前人研究成果的基础上,主要对黏性土基坑水土压力计算、非极限主动土压力计算以及开挖卸载引起的超固结土土压力计算三个基本问题进行了理论研究,并通过已有的试验结果和算例进行了验证。 现有的基坑水土分算与合算方法只能计算极端情况下的水土压力,适用性不强。本文基于黏性土的微观结构,根据黏性土结合水要占据一定的孔隙体积从而影响孔隙水压力的传递这一事实,提出了土水共同作用系数ξ的计算方法,统一了黏性土的两套强度指标,推导了水土压力的统一计算方法。算例分析表明,本文的统一算法能够计算从无黏性土到黏性土的所有水土压力,具有普遍适用性。 黏性土的非极限主动土压力无论是试验还是理论研究成果都很少。本文从黏性土的应力莫尔圆出发,推导了黏性土强度指标内摩擦角φ、黏聚力c随墙体位移变化的计算公式。采用水平条分法得到了非极限主动土压力,本文理论计算结果与已有的模型实验结果基本吻合。 基坑开挖时,坑底墙前土体的土压力是一个由卸载引起的超固结土的土压力问题,涉及到土体的有效上覆压力与超固结土强度指标的取值等问题。本文根据土体开挖卸载的受力特点,提出了超固结土的有效上覆压力和强度指标的计算公式,修正了朗肯被动土压力公式用于计算墙前被动土压力,与传统计算方法的计算结果进行对比表明,本文方法能够改正传统计算方法计算结果偏小的问题。


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