結(jié)構(gòu)性軟土地基中深基坑工作機(jī)理研究.pdf

1、軟土地基中進(jìn)行深基坑開挖具有很高的風(fēng)險(xiǎn)性，研究結(jié)構(gòu)性軟土地基中深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力變形特性與破壞機(jī)理，完善深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法，具有重要的理論和實(shí)際意義。本文圍繞著結(jié)構(gòu)性軟土的特性及其對(duì)深基坑工程的影響展開研究：首先，通過杭州地區(qū)典型海相沉積結(jié)構(gòu)性軟土的單元體試驗(yàn)，研究了結(jié)構(gòu)性軟土的壓縮特性、變形特性、強(qiáng)度特性，以及不同程度的擾動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)性軟土工程特性的影響，為本文理論分析奠定了基礎(chǔ)；其次，通過有限元數(shù)值模擬，系統(tǒng)分析

2、了圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工、開挖卸荷、圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形擠壓等因素對(duì)土體的擾動(dòng)影響，得到了不同施工因素引起的塑性擾動(dòng)區(qū)分布規(guī)律，并通過工程實(shí)例分析對(duì)這種擾動(dòng)進(jìn)行了驗(yàn)證；基于深基坑水平基床系數(shù)計(jì)算方法與結(jié)構(gòu)性軟土變形特性試驗(yàn)結(jié)果，提出了結(jié)構(gòu)性軟土地基深基坑水平基床系數(shù)的計(jì)算方法，同時(shí)研究了土體有效應(yīng)力、基坑寬度、偏應(yīng)力水平、擾動(dòng)等因素對(duì)水平基床系數(shù)的影響，通過典型算例分析與典型工程實(shí)例分析，研究了結(jié)構(gòu)性軟土地基中深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力變形特性；基于圍護(hù)結(jié)

3、構(gòu)、支撐體系與土體共同作用的有限元強(qiáng)度折減法，系統(tǒng)分析了不同支護(hù)形式深基坑的整體失穩(wěn)特性，結(jié)合典型案例分析，研究了軟土地基中超深基坑的破壞模式和機(jī)理；最后，通過斜樁單樁承載特性與斜樁群樁基礎(chǔ)共同作用分析，研究了斜樁受力變形機(jī)理，提出了適用于超大深基坑工程的斜樁支護(hù)方法。通過上述研究得到了以下結(jié)論：
　　 （1）在一定固結(jié)壓力范圍內(nèi)，土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度隨著固結(jié)壓力的增大而增大；土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定系數(shù)mp=qp/pc（構(gòu)強(qiáng)度 gp、固結(jié)壓力 pc

4、）隨著固結(jié)壓力增大逐漸減小，本次試驗(yàn)得到的軟土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定系數(shù)約為1.45～1.17。
　　 （2）當(dāng)三軸試驗(yàn)固結(jié)壓力小于結(jié)構(gòu)屈服應(yīng)力，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線峰值明顯，應(yīng)變軟化效應(yīng)顯著；當(dāng)試驗(yàn)固結(jié)大于結(jié)構(gòu)屈服應(yīng)力，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度對(duì)土體變形的影響逐步被固結(jié)壓力所取代，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線峰值不明顯。固結(jié)壓力越大，變形模量越大；偏應(yīng)力水平越大，應(yīng)變量增長速度越快，變形模量越小。
　　 （3）從擾動(dòng)對(duì)土體抗剪強(qiáng)度影響的角度，可以將擾動(dòng)分為兩部分：

5、①剪切破壞對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的擾動(dòng)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的抗剪強(qiáng)度可表示為ck=（1-1/mp）c、tan（）k=tan[（1-1/mp）（）]，土體剪切破壞后的殘余抗剪強(qiáng)度就是無結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的抗剪強(qiáng)度，殘余抗剪強(qiáng)度可表述為cd=c/mp、（）d=（）/mp；②土體有效應(yīng)力發(fā)生改變的擾動(dòng)，土體有效應(yīng)力降低后抗剪強(qiáng)度及變形性能會(huì)進(jìn)一步降低，直至變成沒有經(jīng)過固結(jié)的重塑土。
　　 （4）圍護(hù)結(jié)構(gòu)成孔施工會(huì)在樁周產(chǎn)生塑性擾動(dòng)區(qū)，泥漿比重越大，塑性擾動(dòng)區(qū)半徑

6、越?。豢讖皆叫?、塑性擾動(dòng)區(qū)越??；成孔深度越深，塑性擾動(dòng)區(qū)越大。在側(cè)向擠壓變形作用下，坑內(nèi)土體形成一個(gè)楔形擾動(dòng)破壞區(qū)域。
　　 （5）基坑開挖寬度增大，水平基床系數(shù)減??；土體應(yīng)變量增大，變形模量減小，水平基床系數(shù)隨之減??；開挖卸荷后坑底土負(fù)的超靜孔壓會(huì)慢慢消散，坑底土體有效應(yīng)力會(huì)逐漸降低，水平基床系數(shù)也隨之降低；受擾動(dòng)后土體水平基床系數(shù)下降，擾動(dòng)后的土體水平基床系數(shù)可通過土體強(qiáng)度的變化表示為Kd=（Su*/Su）·K=（Su*/S

7、u）·α·Eo。
　　 （6）深基坑破壞不是單純的土體破壞或墻體、支撐破壞，基坑穩(wěn)定性與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力變形情況、土體的變形和應(yīng)力狀態(tài)相關(guān)，發(fā)生破壞的過程與模式是多種情況的綜合表現(xiàn)。
　　 （7）由斜樁組成的群樁基礎(chǔ)能很好地利用樁軸向剛度大、承載力高的特點(diǎn)，通過軸向承載力來承擔(dān)水平荷載。由直樁（作為擋墻）和斜樁（提供側(cè)向支撐）組成的雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)能充分發(fā)揮斜樁水平支撐作用，減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形與受力。隨著斜樁傾斜角度增大，