天津滨海软土不同应力路径下抗剪强度对比试验研究

现有基坑支护设计参数试验条件与实际不符。选取天津滨海新区海相软土为研究对象,进行三轴固结不排水试验、三轴不固结不排水试验和减p路径试验并对比分析了几种试验条件下土的强度参数。得到:滨海软土在不同应力路径下的强度与初期固结方式有关。减p路径对总应力状态下抗剪强度有影响,但对有效应力状态下抗剪强度基本无影响。在滨海软土基坑支护设计中,选用CU试验参数进行计算,设计偏于安全。     

支撑刚度及预加轴力对基坑变形和内力的影响分析

本文结合地铁深基坑工程，分析了支撑刚度及预加轴力对基坑变形和内力的影响。结果表明：随着支撑刚度的增大，围护结构弯矩及位移均减小；随着预加轴力的增大，围护结构最大位移减小，最大弯矩和最大剪力呈增大趋势。     

强度指标选取对支护结构内力的影响

以天津地区软土为例 ,采用弹性抗力法 ,通过选取不同强度指标 ,分别采用水土分算、水土合算分析了支护结构内力、变形。采用直剪快剪强度水土合算与固结快剪强度水土分算计算得出的支护结构弯矩、位移十分接近 ;而采用相同强度指标 ,水土分算比水土合算所得弯矩、位移大 2 5 %～ 3 5 %。     

固结后软黏土不排水抗剪强度简化计算方法比较

由于剪切破坏时的孔压难于确定,软黏土的稳定分析常采用不排水强度分析法。文中简要回顾计算软黏土不排水抗剪强度的Mesri法、Ladd法和有效固结应力法,推导相应的计算不排水抗剪强度全量和固结后增长量的简化公式。结合杜湖水库土坝和东海塘海堤试验段两个工程实例,分别用3种简化方法计算了不同加载和固结阶段地基土的抗剪强度,并与现场十字板强度进行对比。分析表明:对于固结后不排水抗剪强度的增量,有效固结应力法、Mesri法和Ladd法的计算值与实测值均较为吻合;由于有效固结应力法计算的抗剪强度增长值普遍略高于实测值,文中建议了相应的修正公式;用有效应力法计算土体固结后的强度增量结果明显大于实测结果。     

基于有效固结应力理论的粘土土压力公式

从有效固结应力法强度公式出发 ,推导了以常规三轴固结不排水剪参数ccu 和 φcu 表达的垂直挡土墙上的主动和被动土压力公式。计算结果表明 ,被动土压力与传统公式一致 ,但主动土压力系数小于传统值。分析结果还表明 ,即使按总强度理论 ,也必须采用“水土分算”的方法。     

基于位移测试的基坑围护结构弯矩分析与综合风险判别

围护结构的内力变形是基坑分析的主要内容,也是基坑工程安全控制的主要指标。目前基坑工程中对围护结构的监测侧重于位移测试,内力测试方法则不够准确。风险预警多以位移增量作控制指标,未能反映结构受力变形的真实状态。本文根据结构受弯时内力与变形的力学关系,提出了基于位移测试结果计算结构弯矩的方法——单元挠度法,并结合实例分析了单元长度的合理取值。结合基坑围护结构位移测试结果和由此计算得到的弯矩分析,考虑构件位移和内力两种控制参数,可对其风险状态进行综合判断。实例应用分析表明,所提出的围护结构综合风险判别方法计算简便,能动态得到即时弯矩和风险状态,并可弥补位移单参数风险预警的不足。     

基坑开挖中水土压力的探讨

分析了目前在基坑开挖中广泛应用的水土分算、水土合算及固结应力法计算水土压力的问题 ;讨论了水土压力同抗剪强度之间的关系。通过分析认为水土合算、固结应力法均可应用于基坑开挖中水土压力的计算 ,关键在于抗剪强度指标的选取 ;水土压力同抗剪强度之间存在着一定的关系 ,各种水土压力计算方法之间存在着统一性     

对与基坑工程有关的一些规范的讨论(1)

作者对《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2012)以及最近改版的一些地方基坑规范中的一些问题进行了系列讨论。本文为第一部分,主要是讨论在基坑设计中应采用什么强度指标。本文作者认为对于粗粒土使用有效应力强度指标;对于黏性土一般采用固结不排水(CU)强度指标较为合理,用不排水(UU)强度指标水土合算计算水土压力符合有效应力原理,但由于cu是随深度增加的,难以准确地计算。UU强度指标在验算坑底隆起和计算超载引起的侧向压力时,是适用的。本文还对一些规范中提出的"在有效压力下预固结的不排水强度指标"提出了质疑,认为对于欠固结土应对其固结不排水强度进行折减;对于"施工挖土速度慢,排水条件好"的基坑,其黏性土应使用有效应力指标,而不是固结不排水强度指标;在软土地基中,计算坑壁地面上的施工超载引起的土压力与验算坑底隆起时,一律用固结不排水强度指标计算土压力和进行稳定分析是错误的。     

中等压缩性粉质黏土不排水剪切强度试验研究

为获得原状中等压缩性粉质黏土的剪切刚度和抗剪强度,开展了直剪固结快剪和固结不排水三轴剪切(CU)对比试验,分析了偏应力随整体、局部轴向应变的发展,研究了整体、局部变形测量获得抗剪强度的差异,探讨了刚度衰减特征,提出了固结快剪和CU试验抗剪强度之间的关系。结果表明:变形测量方式对粘聚力c′影响显著,与整体相比,局部粘聚力c′提高2.9~11.1 kPa,局部内摩擦角φ′低0.4°~1.7°。剪切刚度E_sec随轴向应变ε₁增加呈反“S”形衰减。应变ε₁＜0.005%时,局部测量刚度E_sec高于整体,其衰减幅度显著,但随轴向应变增加,二者刚度差值缩小。直剪试验与CU试验抗剪强度差值随着竖向应力的增加而增大,CU试验抗剪强度明显高于直剪,建立了抗剪强度参数的修正关系。     

基坑中土的应力路径与强度指标以及关于水的一些问题

 基坑开挖是在原状土层中进行的,其地基土的应力路径既不同于常规挡土墙中土的应力路径,也不同于室内常规三轴压缩试验中试样的应力路径。基坑工程中,支挡结构物前、后土体的平均主应力或者某些方向的主应力常常是减少的,对于饱和黏性土的固结不排水三轴试验,可能产生负的超静孔隙水压力,从而会影响土的抗剪强度指标。本文指出,对于黏性土中的基坑,在近期施加的墙后地面超载q,以及欠固结土地基的情况下,使用固结不排水(或固结快剪)强度指标计算土压力与进行稳定分析是偏于不安全的;同时指出,重力式水泥土墙的抗滑移和抗倾覆稳定验算,以及用瑞典圆弧法进行整体稳定验算时,对于饱和黏性土,如使用固结不排水强度指标,其抗力部分中的自重应按浮重度计算。结合对《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-201?)报批稿进行的一些讨论,分析在基坑支挡结构计算中水压力的作用,提出地基土为粉土时,水土压力分算还是合算取决于其下土层的性质。     

基于超固结黏性土CU指标求解函数的“m”法修正

 由于基坑开挖卸载,墙前被动区土体由正常固结状态转化为超固结状态,其固结不排水剪(CU)指标将发生变化,因此弹性地基梁计算理论应予以修正。根据超固结比(OCR)与不排水强度、上覆土压力间关系,引入不排水强度与固结不排水剪(CU)指标间关系,逐步推导出多土层条件下超固结土CU指标的求解函数,将其应用于弹性地基梁“m”法计算理论,提出一种新的考虑分步开挖卸载后被动区黏性土超固结作用影响的m值修正计算法。武汉长江隧道工程有限元算例结果显示,随着超固结比增大,开挖面一定深度下各黏性土层CU指标、m值均有不同程度提高,其中粉土提高幅度尤为大,按该修正法计算出的支护体位移较未修正前更接近实测结果。     

软黏土地基中基坑稳定分析中的强度指标

本文以一个失事的基坑为例,分析了它的各种强度指标的合理性。指出饱和软黏土室内试验的不排水和快剪强度往往偏低;进行基坑的稳定分析中,采用现场十字板剪切试验的不排水强度比较合理;如果在稳定分析中使用固结不排水(固结快剪)强度指标,则抗滑力(矩)中的自重应力应当用浮重度计算。     

基坑变形预测的改进MSD法

 首先,介绍一种可以预测基坑变形的新方法--MSD法,该方法不仅可以引入场地土的应力–应变关系,并且可以考虑土体非均质性与各向异性对土体不排水强度的影响;然后,在考虑K0正常固结软黏土的不排水各向异性抗剪强度和围护结构本身的弯曲应变能的基础上,对MSD法进行改进;最后,采用改进MSD法进行算例计算,通过与基于MIT–E3本构模型的有限单元法和MSD法计算结果进行比较,采用改进MSD法得到的计算结果与有限单元法计算得到的结果更为接近,从而证明本文对MSD法的改进是可取的。     

饱和黏性土不排水分析中总应力强度指标的选用

针对饱和黏性土在不排水条件下的总应力分析，首先进一步深入阐释泰沙基有效应力原理，指出应注意区分静水压和超静水压，区分含有总水压的平衡总应力和仅含有超静水压的本构总应力。采用总应力法进行饱和土不排水分析时，这“总应力”只能是本构总应力。进而指出固结不排水强度指标一般不宜直接用于不排水强度计算，直接计算所带来误差的情况与实际总应力路径的斜率有关。建议此时采用饱和土原状土样在实际有效自重应力下预固结后不排水剪切试验测得的不固结不排水强度cu，并给出从固结不排水强度指标计算不固结不排水强度c_u的公式。最后就地基承载力、朗肯土压力和基坑稳定分析三类问题给出算例，分别采用不固结不排水强度和直接采用固结不排水强度指标进行计算，通过对比展示后者的误差情况并对其具体原因进行分析。     

砂土剪胀剪缩特性及其对抗剪强度的影响

为了研究饱和砂土的剪胀剪缩特性及其对抗剪强度的影响,选取滹沱河细砂,利用空心圆柱扭剪仪较系统地开展了一系列不同初始密度、不同固结压力条件下的排水与不排水纯扭剪试验研究,在总应力保持不变的情况下研究了砂土的剪胀剪缩特性,着重探讨了在排水与不排水试验中,不同密度和不同有效围压的砂土在单调剪切荷载作用下的应力-应变关系、硬化与软化、土体的剪胀剪缩以及强度等特性。结果表明:砂土密度和固结压力对砂土剪胀剪缩特性具有显著的影响;砂土的剪胀剪缩特性对砂土的排水、不排水强度以及应力-应变关系产生显著的影响;由于剪胀剪缩特性的影响,砂土的不排水抗剪强度甚至可能高于排水抗剪强度;研究成果可为今后砂土的本构模型和数值模拟提供试验资料。     

Peak and residual strength characteristics of cement-treated soil cured under different consolidation conditions

The shear strength of cement-treated soil can be changed by both cementation and consolidation during the early stages of hardening because of cement hydration. Based on the results of triaxial and unconfined compression tests, this paper describes the effects of isotropic and one-dimensional consolidation stress, applied during the curing period, on the undrained peak and residual shear strengths of cement-treated soil. The sample used was a mixture of fine-grained sand and ordinary Portland cement. A consolidated undrained triaxial compression test (ICU) was conducted on the specimens immediately after the cement treatment. Each test was conducted under different consolidation pressures, curing times and delayed loading times. The following conclusions were developed from the results and discussions: (1) the undrained peak shear strength of cement-treated soil, cured under different consolidation conditions, increases with an increase in either the consolidation pressure or the curing time, whereas it gradually decreases with an increase in the delayed loading time. (2) The rate of undrained strength increase resulting from consolidation differs significantly between isotropic and one-dimensional consolidations. (3) For a curing time of between one and seven days, the rate of strength increase by isotropic consolidation exceeds that by one-dimensional consolidation. The simultaneous volumetric change of cement-treated soil during consolidation depends on the stress conditions of the specimen, that is, the difference between isotropic and one-dimensional consolidations. (4) When the test is not conducted under nearly in-situ conditions, the undrained shear strength may be underestimated, depending on the time interval between the cement treatment and the start of consolidation. (5) The shear strength in the residual state is influenced by the consolidation pressure during curing. (6) As the consolidation pressure during curing increases, the specimens exhibit a higher residual strength.     

各向异性条件下软土深基坑抗隆起稳定性分析

初始不等向固结状态可引起应力诱发各向异性，因而Ｋ０固结粘土的不排水剪强度通常表现为各向异性。在各向异性本构方程基础上，进一步得出正常固结粘土和稍超固结粘土的不排水剪强度，并将其应用到深基坑抗隆起稳定分析中，得到多支撑支护情况下的稳定安全系数。在对上海软土的模型参数综合分析之后，对典型上海软土中的深基坑抗隆起稳定安全系数及其取值标准进行了探讨，然后用工程实例加以验证。本文为深基坑抗隆起稳定安全度问题提供一种新的分析方法     

不同固结路径温州黏土固有不排水强度性状试验研究

为研究初始条件和应力状态对重塑黏土固有不排水强度性状的影响,采用应力路径三轴仪对室内制备的温州黏土进行一系列不同固结路径下的三轴固结不排水剪切试验。通过室内试验研究探讨温州黏土不同固结路径下不同平均有效应力固结后三轴不排水剪切应力应变关系和不排水强度特性;引入不同平均有效应力p’下的孔隙指数I_v与不排水强度比R^*_su=S_u/ p’,分析不同固结路径下不排水强度S_u的变化规律,并与Chandler提出的固有强度线IS_uL进行比较分析。结果表明：相同平均有效应力p’下,不同固结路径下不排水剪切强度S_u和不排水强度比R^*_su=S_u/ p’随固结路径的变化而变化;当不排水强度比S_u/ p’=0.33时,孔隙指数I_v与固结不排水强度S_u之间的关系与Chandler的固有强度线IS_uL一致。