小應(yīng)變條件下基坑圍護結(jié)構(gòu)變形分析方法及應(yīng)用研究.pdf

1、大量實測資料表明，在工作荷載下基礎(chǔ)、基坑和隧道周圍的土體除極小一部分區(qū)域發(fā)生塑性變形外，其他區(qū)域土體的應(yīng)變整體上都很小，主要集中在10-4～10-3之間，通?？烧J(rèn)為處于小應(yīng)變狀態(tài)。隨著室內(nèi)測試儀器精度的提高，近年來土體的小應(yīng)變特性逐漸被認(rèn)知，土體在小應(yīng)變區(qū)域內(nèi)所表現(xiàn)出的本質(zhì)特性對準(zhǔn)確預(yù)測地下工程的變形及其施工引起的環(huán)境效應(yīng)起到至關(guān)重要的作用。國內(nèi)外學(xué)者對倫敦粘土、北海粘土、波士頓藍(lán)粘土、臺北粉質(zhì)粘土、芝加哥冰川粘土和香港花崗巖風(fēng)化土的小

2、應(yīng)變力學(xué)行為的研究已取得一定的成果，但蘇州粉質(zhì)粘土的相關(guān)研究目前尚未開展。因此，對蘇州典型粉質(zhì)粘土進行小應(yīng)變試驗研究并將其應(yīng)用于工程實踐是十分必要和有意義的，同時也具有重要的理論意義和廣泛的實際應(yīng)用價值。
　　 本文以蘇州市科技計劃項目“蘇州地鐵深基坑支護結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究”(ZXJ0805)為依托，以蘇州典型粉質(zhì)粘土為研究對象，以準(zhǔn)確評估基坑圍護結(jié)構(gòu)變形性狀及其環(huán)境效應(yīng)為目標(biāo)，采用室內(nèi)試驗、現(xiàn)場監(jiān)測和理論分析相結(jié)合的方法，對土體

3、的小應(yīng)變特性和工程應(yīng)用進行了系統(tǒng)研究。主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　 (1)系統(tǒng)回顧了國內(nèi)外土體小應(yīng)變試驗及其工程應(yīng)用的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了小應(yīng)變范圍內(nèi)土體的應(yīng)力應(yīng)變特性、土體在小應(yīng)變條件下的土壓力計算方法以及將小應(yīng)變應(yīng)用于基坑工程方面的研究成果，指出了這些研究中存在和需要解決的問題。
　　 (2)根據(jù)蘇州軌道交通一號線全線深基坑工程的實測資料，對一號線基坑圍護結(jié)構(gòu)性狀及其所產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)作了統(tǒng)計分析與評價，包括墻體的最大側(cè)

4、移和豎向位移、最大地表沉降、最大支撐軸力、土壓力、建筑物和管線最大沉降，統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析表明城市地鐵基坑工程周圍的土體處于小應(yīng)變狀態(tài);通過對南施街站基坑實測數(shù)據(jù)的深入分析，得到了圍護墻深層土體水平位移、支撐軸力、周邊地表沉降、建筑物沉降等隨土方開挖、支撐設(shè)置等因素變化的規(guī)律。
　　 (3)通過室內(nèi)小應(yīng)變試驗，建議了彎曲元測試中宜采用的指標(biāo)范圍，研究了高精度剪切波速測試方法;通過彎曲元試驗和現(xiàn)場波速試驗，研究了蘇州典型粉質(zhì)粘土的小應(yīng)變

5、最大剪切模量Gmax，在分析其影響因素的基礎(chǔ)上，提出了基于當(dāng)前應(yīng)力狀態(tài)和孔隙比的蘇州典型粉質(zhì)粘土Gmax的計算公式;通過小應(yīng)變條件下基坑主動區(qū)土體的側(cè)向卸荷應(yīng)力路徑試驗，研究了蘇州典型粉質(zhì)粘土在小應(yīng)變區(qū)域內(nèi)割線模量隨應(yīng)變增加而衰減的規(guī)律及其所表現(xiàn)出的高模量、非線性等特性，并確定了蘇州典型粉質(zhì)粘土小應(yīng)變剛度變化的門檻值和小應(yīng)變模型的計算參數(shù)。
　　 (4)小應(yīng)變條件下土體側(cè)向卸荷應(yīng)力路徑試驗得出的側(cè)向應(yīng)力-應(yīng)變試驗結(jié)果符合雙曲線關(guān)

6、系;基于圍護墻后土體應(yīng)變狀態(tài)的分區(qū)，建立了考慮土體側(cè)向卸荷及圍護墻變形影響的非極限主動土壓力計算方法，通過算例驗證了該方法的可行性、合理性與準(zhǔn)確性，詳細(xì)分析了非極限主動土壓力與圍護墻側(cè)移的關(guān)系、土體達(dá)主動極限狀態(tài)所需的墻體側(cè)移與深度的關(guān)系，得到了非極限主動土壓力沿深度的分布規(guī)律。
　　 (5)采用MIDAS/GTS軟件，研究了考慮土體小應(yīng)變特性的基坑工程數(shù)值模擬方法;對比分析了Jardine模型和Mohr-Coulomb模型對基