上海软土基坑变形土体扰动机理及室内试验研究

随着基坑工程规模的增大,复杂性的增加,基坑坑外影响范围和变形量逐渐增大,传统土力学和基坑开挖变形理论已经难以满足工程计算预测需要。深大基坑出现变形较大的原因被归结于施工对周围土体的扰动影响。选取上海软土地区典型基坑工程,对基坑开挖前后的土体进行取样,对比了施工扰动前后的坑外土体性质。发现上海地区④层土在基坑开挖前后,差异明显。因此,针对④层土进行了模拟基坑开挖应力路径的侧向、轴向卸荷室内试验。最后,结合室内试验结果和基坑开挖过程中的实测数据,对上海地区基坑的变形特性和坑外土体扰动变形机理进行了分析和探讨。发现软土地区基坑坑外土体扰动后的固结压缩是造成坑外地表沉降变形的一个重要原因,且坑外沉降曲线可用正态分布函数较好地拟合。     

考虑土体卸荷力学特性的基坑变形分析

基坑开挖过程中侧壁土体和坑底土体受到一定程度的卸载扰动,强度及模量均有一定程度的降低,采用常规三轴试验所确定的土体参数进行基坑变形计算将会产生一定误差。为了寻找在土体开挖卸荷作用下更适合于基坑变形计算的土体参数,对郑州某深基坑工程坑壁主要土层进行了常规三轴试验、轴向应力减小及侧向应力减小的 UU-1 卸载试验、轴向应力不变及侧向应力减小的 IU-1.5 卸载试验、轴向应力增大及侧向应力减小的LU-2卸载试验4种不同应力路径试验,得到适用于基坑变形计算的土体参数。通过数值模拟结果与现场监测数据的对比分析,发现不同应力路径对基坑侧壁土体水平位移和土体沉降影响很大,考虑轴向卸荷参数的数值模拟得到的曲线和实际监测得到的曲线比较接近,说明采用轴向卸荷实验参数对工程施工设计更具有参考价值。     

结构性土体的施工扰动及其对沉降的影响

天然结构性土体在工程实践中易受扰动,导致结构强度降低,工程性质改变。这种施工过程中土体受到的原位施工扰动有别于现场取土、应力释放等引起的试样扰动;在天然土体原位扰动机理的分析研究基础之上,提出了针对原位扰动土的折线形原位压缩曲线。根据天然结构性土体e–lgp’曲线以结构屈服应力和转折应力为界的分段特性,考虑加载过程中压缩性的变化,结合工程实例的计算,讨论施工扰动度的评价,介绍如何利用原位压缩曲线以及扰动后土体的压缩曲线计算地基的最终沉降,分析原位扰动引起的最终沉降变化规律。结果表明:本文提出的方法合理地预测了施工扰动对最终沉降的影响。     

基坑开挖及降水引起的地表沉降预测

以随机介质理论、渗流理论和土体压密理论为基础,探讨了一种新的基坑开挖及降水引起的地表沉降的计算方法。推导了基坑降水渗降漏斗曲线方程及考虑水的渗流作用的基坑周边土体中有效应力的计算公式,并由此导出了考虑渗流作用的基坑降水地表沉降计算公式,再利用叠加原理,得到最终的由开挖和降水引起的地表沉降分布计算公式。工程实例分析计算结果表明,距基坑周边8～10m范围以内,基坑开挖和降水引起的地表沉降基本相当,而距坑周20m以外的地表下沉主要由降水引起,因此基坑降水引起的地表下沉不容忽视。本文推导的计算方法能充分反映基坑降水对周边地表下沉的影响,是一种计算基坑开挖及降水引起的地表沉降的有效方法。     

超深地连墙施工对周边环境影响现场试验研究

为研究软土中超深地连墙施工对周边土体和建筑物的影响,文章依托苏州地铁5号线某车站基坑地连墙施工,以3幅相邻地连墙槽段为研究对象,展开施工全阶段监测。监测内容包括土体侧向位移,地表沉降,土体深层沉降,水土压力及临近建筑物沉降。地连墙施工过程中,成槽开挖引起地层应力释放,土体变形明显且变形随着深度增加而减小,地表沉降在垂直于槽段方向随距离增加而减小;混凝土浇筑对土体应力补偿,抑制地层变形;混凝土硬化阶段,土体应力轻微释放,地层变形趋于稳定;成槽开挖施工对地层扰动最大,引起地层变形最为显著。槽段连续施工时,相邻槽段对土体影响有限。地连墙施工引起周边建筑物沉降和倾斜较小,建筑物结构刚度和基础形式对建筑物变形控制起到重要作用。     

软黏土地层基坑开挖对旁侧隧道影响离心模型试验研究

为研究软黏土地层基坑开挖对旁侧隧道的影响,开展了相似比为1∶120的离心模型试验。试验获得了基坑开挖引起的地层不排水抗剪强度、土体孔隙水压力、隧道周围地层水平向土压力、地表沉降、隧道沉降和弯矩响应规律。试验结果表明:①基坑底暴露导致坑底和隧道周围土体超孔压长时间演变,并伴随着隧道周围地层水平向土压力大小和分布形式的持续变化;②基于竖向有效应力衰减程度的土体扰动度评价方法,发现位于坑底下方0.3倍和0.7倍开挖深度处的土体扰动度分别达到了0.33,0.21;③因既有隧道的约束作用,围护墙外侧地表沉降主要位于Peck(1969年)预测的地表沉降Ⅱ区;④基坑开挖完成后,地表沉降、隧道沉降和弯矩持续发展,开挖完成815 d后隧道总沉降达到了开挖期间沉降的1.6倍。固结和蠕变变形是开挖卸载后隧道变形和内力持续发展的主要原因,实际工程中应尽量减少坑底暴露时间。     

爆炸固结法处理软土地基的强度变化试验研究

通过模型试验,观测爆炸引起软土强度变化,对爆炸固结法的机理进行分析,结果表明爆炸扰动破坏了土体结构平衡,结合上覆荷载使土体产生了附加沉降,同时利用排水通道快速排水,最终产生与超载预压相似的效果.     

基坑土体受超载影响的变形性状试验研究

用在武汉某高层建筑基坑钻取的原状土样,模拟基坑施工中的几种应力路径,进行了一系列室内三轴剪切试验,对存在超载作用的土体的变形性状进行了研究与分析,试验研究结论可供基坑工程变形计算参考.     

基坑开挖及降水对坑外地表沉降的影响

考虑降水、支护结构变形以及基坑隆起3个因素引起的基坑周围土体的沉降,根据降水引起土体沉降的机理,运用修正的分层总和法单独计算出由降水引起的周围土体沉降。通过研究基坑开挖引起坑外土体沉降的规律,推导出由基坑开挖引起的坑外土体沉降理论公式。把降水引起的沉降及基坑开挖引起的沉降进行叠加,加入修正系数,最终以简化的理论公式合理地计算出基坑周围土体沉降。具体工程验证表明,推导的理论解析解与实测数据十分接近,能有效预估基坑周围土体沉降,为施工方案编制提供可靠的理论依据,最大限度减少基坑施工对周围环境的影响。     

基坑降水引起的沉降计算初探

基坑降水所引起的附加应力是基坑周围土体发生沉降的根本原因.本文以稳定渗流基本理论为基础,同时结合分层总和法提出了一种计算降水引起周围土体沉降方法,并且相应地给出了其计算步骤.对计算公式中参数的确定给出了说明,可供类似研究作参考之用.     

结构性软土的扰动附加变形分析

通过分析软土结构性成因及压缩特点,采用五段折线模拟结构性原状软土压缩曲线,体现了欠压密片架结构软土的力学特点,且基本符合结构性土体的变形发展趋势。针对扰动软土提出虚拟前期固结压力的概念,指出变形初期扰动土体的受力变形可由结构性部分受力变形和损伤部分受力变形的线性组合表示。算例分析显示相同扰动度情况下,高堆载所引起的扰动附加变形比低堆载所引起的扰动附加变形大得多。本文所建议的扰动附加沉降计算模型对工程实践有一定的参考价值。     

矩形顶管施工引起的地面沉降变形研究

以南宁市轨道交通1号线南湖站Ⅰ号过街通道顶管工程为背景,分别考虑顶管机及后续管节对土体的作用力引起开挖面周围土体的施工时变形、土体损失引起地面永久沉降、注浆对土体损失补偿引起的地面抬升、地层中超孔隙水压力消散发生失水固结效应引起的工后沉降等因素,揭示了在注浆压力作用下矩形顶管隧道周围土体的变形模式,推导了由注浆填充引起的土体竖向变形计算方法,给出了扰动范围土体内超孔隙水消散引起的工后固结沉降的计算公式。运用Mindlin弹性理论解、随机介质理论、分层总和法分别对该工程由土体应力状态变化、地层损失、注浆填充和失水固结4个方面引起的地面变形进行计算,根据计算结果与实测数据的对比分析,对矩形顶管施工扰动引起的地表沉降变形特性进行系统研究,叠加后的计算结果与实测数据变化规律基本一致,且数值吻合较好。     

砂土地层盾构隧道施工对地层扰动的室内掘进试验研究

土压平衡式盾构机在穿越流塑性差、渗透系数大的砂土地层时容易对隧道周围土体产生扰动,导致地表沉降不易控制和作用在衬砌结构上的土压力发生改变。针对地铁盾构隧道穿越砂土地层引起的地层扰动,采用一种能完全反映盾构隧道动态施工全过程的分析方法尤为重要。以城市地铁盾构区间隧道施工采用的土压平衡式盾构机为原型,研制 800 mm土压平衡式模型盾构机,该机主要包括推进机构、掘削机构和出土机构,能实现盾构始发、刀盘切削、螺旋出土、管片拼装等主要功能,以此开展砂土地层中盾构施工的室内掘进试验。试验过程中对盾构掘进引起的地层沉降及衬砌结构上的土压力进行量测,分析地层沉降形态和衬砌结构上土压力的分布形态,同时将试验结果同理论计算、数值分析及现场资料进行对比。研究结果表明,土体性状和盾尾注浆对地层沉降具有重要影响,地层损失是地层发生沉降的主要原因。未注浆情况下盾尾脱环引起的地表沉降值占总沉降值的60%以上,且由于未注浆而增大的地表沉降所占比例为20%～30%,沉降时程曲线具有阶段性和时效性。地表沉降槽宽度系数i与现场测试数据具有一致性。衬砌结构上的土压力分布类似于上下端为长半轴、左右端为短半轴的椭圆形,数值上试验实测值较理论计算值要小。     

长距离顶管穿越海堤时的堤面沉降分析

顶管在顶进过程中 ,产生地层扰动和地层损失 ,从而导致地面沉降。地面沉降的原因是错综复杂的 ,文中所述顶管工程 ,当穿越某一新建海提时 ,其最大沉降量达 5 85 mm,并伴随较大的差异沉降。本文以该工程的实测沉降为依据 ,分析了顶管施工过程中所产生的地层损失和堤面沉降 ,分析了受扰动土体的再固结沉降     

道路污水管顶推引起路面沉陷的处理方案

文章简介了城市污水管顶推施工时扰动了土体,造成部分路段路基下沉的处理方案、施工工艺及检测方法,并对施工中出现的影响工程质量的一些问题作了深入细致的的研究和探讨,对城市污水管顶推施工时引起道路路面沉陷的处理方案制订具有一定的参考价值。     

堆载引起某厂房坍塌事故的初步分析

通过对超载作用下地基软土性状的研究 ,指出由长期堆载甚至超载引起邻近桩基较大的侧向位移和位移累积是上海某工业厂房屋顶坍塌的主要原因。文中采用改进弹性地基梁法对堆载邻近的桩基进行理论分析 ,并通过桩基沉降和侧向位移对桥梁等上部结构影响的统计分析 ,提出了堆载大小和桩基变位的控制标准     

逆作法基坑围护的变形及邻近建筑沉降实测分析

通过对上海兴业大厦深基坑工程在施工过程中引起的围护变形及邻近建筑物沉降实测分析 ,发现逆作法基坑楼板支撑体系具有很强的抗变形能力 ;而且地下一层楼板形成之后 ,邻近建筑物沉降已基本稳定 ,故能很好满足软土地区基坑开挖变形要求。发现邻近建筑物沉降中有相当部分产生于地下连续墙成槽阶段 ,所以特别强调先于地下连续墙成槽施工树根桩及深层搅拌桩等隔离措施的必要性。此外还讨论了邻近建筑物沉降受自身基础类型的影响以及施工局部超载可能引起围护结构不利变形等问题     

平行顶管施工引起的地面变形实测分析

对海相沉积的欠固结土中水平平行顶管施工引起的地面变形规律进行分析,提出地面横向和纵向扰动区范围及工后沉降的计算方法。研究结果表明,水平平行顶管施工时中间区域受到双重扰动,产生的地面沉降较大。由于先建顶管施工对周围土体产生的扰动会使后建顶管施工时产生的扰动加剧,在同样条件下,后建顶管引起的最大地面沉降值与沉降槽宽度都要大于先建顶管。平行顶管施工产生的地面沉降主要由土体损失、受扰动土体再固结和次固结引起,土体受扰动后产生的超孔隙水压力是导致工后沉降的原因,在欠固结土中工后沉降与时间基本成对数关系。     

山区高速软基等超载预压路段卸载推算分析

浅述了某公路工程施工过程中对等超载预压路段卸载的问题,对沉降量进行推算分析,并提出等超载路段卸载情况的建议,以便为其他有沉降需要进行预压的工程建设提供一些参考。