降雨條件下膨脹土與土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用研究.pdf

1、自從上世紀(jì)90年代以來，隨著城市建設(shè)的發(fā)展，或為了使用方便，或因為地皮昂貴，或為了符合建設(shè)管理規(guī)定及人防要求，我國的工程建設(shè)不得不向地下和地上發(fā)展。接著高層建筑和市政工程的大量涌現(xiàn)，必然需要大量的基坑產(chǎn)生。在我國中、小城市，特別是大城市、沿海城市尤其是特區(qū)，隨著建筑趨向高層化，地下的發(fā)展需求量越來越大，基坑逐漸向大深度方向發(fā)展。對于工程地質(zhì)條件十分復(fù)雜，基坑的開挖會產(chǎn)生較大的位移和沉降，對周圍建筑物、市政和地下管造成影響，特別是降雨、震

2、動等外界因素的影響對基坑的穩(wěn)定性很不利。對于基坑維護(hù)的方法很多，然而由于土釘支護(hù)經(jīng)濟(jì)，結(jié)構(gòu)簡單可靠且工期較短等優(yōu)點(diǎn)，使得土釘支護(hù)在基坑圍護(hù)、邊坡支護(hù)、隧道圍巖支護(hù)中迅速得到推廣和應(yīng)用。依托湖南省教育廳科學(xué)研究基金資助項目（03C579）的課題研究，本文開展了降雨條件下膨脹土與土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用研究工作。通過室內(nèi)試驗、模型試驗、有限元分析相結(jié)合的方法進(jìn)行了研究，主要取得如下幾個方面的結(jié)論和創(chuàng)新成果：
　?。?）基于非飽和三軸試驗系

3、統(tǒng)，對不同含水量情況下南寧非飽和膨脹土的強(qiáng)度特性進(jìn)行研究。研究表明：在定圍壓下，低含水量時的應(yīng)力應(yīng)變曲線呈微應(yīng)變軟化型，高含水量時的應(yīng)力應(yīng)變曲線呈應(yīng)變硬化型；在低含水量的情況下高圍壓下的曲線呈應(yīng)變硬化型，而低圍壓下剪切的試樣其應(yīng)力—應(yīng)變曲線隨著軸向應(yīng)變的增加呈現(xiàn)出微弱的軟化趨勢。土體的抗剪強(qiáng)度對含水量的變化敏感性較大。隨著含水量的增大，膨脹土的摩擦角線性減??；其粘聚力隨含水量的增加先是增大，在最優(yōu)含水量粘聚力達(dá)到最大值，隨后隨著含水量的

4、繼續(xù)增加，粘聚力逐漸減小。
　　（2）通過改進(jìn)的室內(nèi)直剪試驗，分別對南寧膨脹土和株洲紅色粘土與混凝土塊接觸面進(jìn)行直剪試驗。試驗研究表明：兩者都可以用Mohr－Coulomb準(zhǔn)則來描述接觸面的強(qiáng)度，接觸面的強(qiáng)度指標(biāo)隨干密度和直壓力的增加而增大，隨含水量的增加而降低。不同的是膨脹土接觸面的剪切曲線呈加工軟化型，而紅色粘土接觸面的剪切曲線呈加工硬化型。
　?。?）通過建立室內(nèi)模型實驗，研究了土釘支護(hù)膨脹土邊坡中不同含水量情況下的土

5、釘受力特性、面板水平位移以及面板土壓力變化規(guī)律。試驗研究表明：土釘支護(hù)面板位移沿高度方向上呈中間大，兩頭小的拋物線形；由于膨脹土的吸水膨脹特性，坡頂向上隆起；對面板水平位移與含水量的回歸分析，得知其與含水量的對數(shù)線性相關(guān)；土釘?shù)拇嬖冢淖兞诉吰碌膽?yīng)力分布，面板土壓力的大小是基本是Rankine公式計算值的0.6倍。
　?。?）基于大型有限元計算軟件ADINA對試驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行數(shù)值仿真模擬分析，由計算結(jié)果與實測結(jié)果分析得到以下結(jié)論：模擬