基坑开挖伴随应力状态改变对土压力的影响

本文对基坑开挖引起地基土应力状态和地下水状态改变给土压力计算所带来的影响进行了分析，提出了应采用侧压减少试验和卸荷试验方法确定的强度指标来计算主、被动土压力，文中还提出了考虑地下水渗流影响的土压力计算方法。     

考虑开挖效应的基坑被动土压力计算

基坑围护结构上实测的内力常常远比用经典土力学理论计算的数值小,基坑内侧被动土压力的计算值偏小是造成该情况的原因之一。根据基坑开挖工况,认为开挖后土体有效上覆压力是从原地面算起的自重应力与开挖卸载引起的“负附加应力”的叠加,并采用超固结强度指标计算坑内侧被动土压力。     

考虑渗流影响的基坑水压力计算

为节约宝贵的地下水资源,北京等城市的管理部门提出在一定条件下必须采用基坑周边隔水,在坑内进行施工降水的政策法规。坑内降水将导致围绕支护结构渗流的发生,从而影响到作用在支护结构上的土水压力。而在一般情况下计算基坑支护结构上的土水压力时,由于没有考虑地下水渗流的影响,因此计算结果可能出现偏差。本文首先探讨了基坑渗流情况下支护结构上水压力简化计算的一般表达式,然后用数值模拟的方法分析了几种典型情况下基坑渗流对水压力的影响,并与简化计算的结果进行了对比,给出了相应的水压力分布模式图。最后通过一个工程实例的计算说明了考虑渗流对基坑水压力的影响。     

考虑渗透力的基坑水土压力计算

渗流不但决定了基坑支护结构上的水压力 ,而且所产生的渗透力也影响其上的土压力 ,以往对此认识不足。通过算例 ,对不同渗流工况下用不同计算方法进行比较分析。发现对于二维渗流情况 ,用朗肯土压力埋论计算不合理 ,与用库仑理论计算结果有较大差别 ;有上层滞水产生的水土压力不同于一般静水情况 ;当在基坑外采用真空井点降水时 ,会明显降低荷载 (主动土压力 ) ,增加抗力 (被动土压力 ) ,与在坑内排水比较 ,有助于基坑的稳定。     

考虑渗流影响的基坑水-土压力计算简化方法

现有计算方法在确定基坑支护结构上的水土压力时,大多简单地将支护结构两侧的水压力视为静水压而忽略地下水渗流的影响。针对这一问题,基于稳态渗流理论,以表现为强渗透性的土层为研究对象,采用简化的Laplace方程推导了任意土层任意点深度的孔隙水压分布表达式,结合Rankie土压力理论提出了考虑渗流作用的水土压力计算新方法。通过两个实例的计算结果表明:相较于水土合算和水土分算法,由于地下水渗流作用的影响,作用于支护结构上的主动土压力增大,被动土压力减小。同时主动区的孔隙水压显著下降,被动区孔隙水压有所增大。该方法与采用流网法的计算结果基本一致,且更简便实用。     

基坑支护土压力计算

在软土深基坑土体压力的计算中,往往以朗肯公式作为计算土压力的基础,对与其假设条件不一致部分,也以各种方式简化,于是使得计算的结果与实际有较大出入。而库伦计算公式则综合考虑了挡墙墙背倾斜、粗糙、非水平填土、粘性土和砂性土等为朗肯公式所未顾及的因素,使得理论的计算与实际更接近。     

基坑规范中渗流、土压力和稳定计算方法的探究

本文讨论了基坑规范中一些重要计算方法,如渗流、土压力和支护结构整体稳定性分析。结合一算例,分别计算和对比了支护结构承受的静止水压力和渗流水压力值,比较了稳定渗流中根据流网计算结果与规范推荐方法得到的值。文中认为基坑降水是一种持久状况,水位降深不是一定值,而是一随机函数。土钉墙侧向土压力不符合经典土压力理论应用条件,实测数据表明它远小于用传统的土压力理论求解得到的值,文中分析了原因。对基坑支护结构整体稳定分析中的圆弧滑动条分法的实用性也作了分析,给出了一些建议。     

考虑支护结构变形的基坑土压力计算

针对基坑土压力计算存在的不足,基于朗肯土压力理论,建立了考虑支护结构与土体相互作用的土压力计算模型。结合温克尔假定,推导出考虑基坑支护结构变形的非极限主动、被动土压力计算公式。同时,对支挡式基坑支护结构的变形分布进行了简化,提出了适用于支挡式基坑支护结构设计阶段的土压力简化计算方法。     

基坑开挖整体稳定性分析的孔隙水压力计算

探讨了有支护基坑整体稳定性分析中的孔隙水压力计算问题，着重讨论了稳定渗流引起的孔隙水压力计算与传统有自由渗流面的边坡稳定计算的不同之处，指出某些情况下进行基坑整体稳定分析之前应先进行流网分析。     

基坑工程的水土压力混合算法

水土压力计算是基坑支护工程设计的重要问题。目前工程界对弱透水性的土及中等透水性的土怎样计算土压力尚存在着分歧 [1] ,笔者在本文中提出混合计算法与同行商榷。1　水土压力的分算与合算1.1　强透水性土的水土压力计算对于强透水性的碎石土和砂土 ,目前采用分算法计算水土压力。即作用于围护结构上的侧压力等于土压力与静水压力之和 [2 ]。计算时地下水位以下的土压力采用浮容重 r′和有效应力抗剪强度指标 c′和φ′计算。这一点在工程界已成共识 ,即Pa=r′Za K′a rw Za ( 1a)Pp =r′Zp K′p rw Zp ( 1b)式中 :Za,Zp 为主动区和…     

水土压力分算与合算的统一算法

 以土中孔隙水特征为基础,假定土体中的黏性土颗粒吸附的结合水会抵消一部分土中孔隙,最终把土的孔隙比、界限含水量、颗粒分析等物理参数引入土水压力计算,提出一个可以采用土层物理指标计算的水压力比率 ,给出通过土体渗透系数试验测定 值的方法,通过该参数可以把有效应力强度指标与总应力强度指标统一在一个强度公式中。同时,给出一个可以统一水土分算和合算的算法,实现水土压力分算和合算结果之间的过渡,为解决水土压力分算和合算结果的跳跃提供一个新思路。根据理论分析,渗透系数–孔隙比实测曲线应该沿e轴正向平移,土体中黏粒成分含量越高,平移量越大,相关文献的试验数据可证实这点;含有黏粒成分的砂性土采用水土分算偏于保守,而孔隙比较大的黏性土采用水土合算偏于不安全;围护结构上的水土压力计算不但与土体分类有关,还与孔隙比直接相关。     

水土压力统一计算理论的证明及水土共同作用下的压力计算

 为解决水土压力合算和分算的争议,从理论上证明水土合算在某些情况下的合理性,有必要建立能够把水土分算与合算统一在一个理论框架下的统一算法。采用理想模型试验建立一个水土压力统一计算理论,同时,证明了统一计算理论的科学性。以理想模型试验为基础,提出一个新的可以应用于水土压力分算与合算统一算法的强度理论。算例分析表明,新的统一算法计算结果与相关算法略有差异。该算法既可以在砂土时水土分算,也可以在黏土时水土合算;并且,可以实现黏质粉土和粉质黏土等半透水土层的水土压力计算,为地下构筑物所承受的荷载计算提供理论基础。     

软土卸荷时效性及其孔隙水压力变化试验研究

 采用英国GDS公司生产的STDTTS+UNSAT(7 kN/1 700 kPa)型号三轴测试系统,对上海淤泥质软土进行一系列室内试验研究,系统地探讨基坑不同区域的卸荷时效性特性及其孔压变化规律。试验结果表明,软土卸荷后蠕变可出现3个阶段：衰减蠕变、等速蠕变、加速蠕变。当应力水平较低时,蠕变曲线只出现蠕变的第1阶段;当卸荷应力水平增大到一定值时,蠕变曲线出现第1,2阶段;当应力水平较高时,变形急剧增加,土样很快就出现破坏。但不会出现从蠕变的第2阶段(等速蠕变阶段)直接过渡到蠕变第3阶段(加速蠕变阶段)的情况。孔压系数随时间而变化,并不是常数。卸荷时基坑不同区域孔压均减小,然后在不排水蠕变阶段逐渐增加到最大值,此时基坑安全系数达到最小。     

动三轴试验中饱和软黏土的孔压特性及其对有效应力路径的影响

 变围压动三轴试验能够同时施加循环变化的偏应力与循环变化的围压,可以模拟地震荷载下动剪应力与动正应力的耦合。通过GDS双向动三轴设备进行一系列饱和软黏土的变围压动三轴试验,系统研究循环偏应力和循环围压耦合对饱和软黏土孔压特性的影响。试验结果表明：在单纯循环围压条件下,饱和软黏土会产生相应的正的瞬时动孔压,但是并没有产生明显的负的瞬时动孔压;在循环偏应力与循环围压耦合情况下,饱和软黏土的孔压时程曲线表现出与常规动三轴试验不同的特性,即动孔压的振幅更大,并且最大动孔压和最小动孔压表现出不同的发展规律：最大动孔压持续增长,而最小动孔压在加载一定周数后趋于稳定。此外,对残余孔压的定义进行量化,并对循环偏应力和循环围压耦合对有效应力路径的影响进行研究。     

基于条分法理念的土压力计算

将库仑土压力假定与条分法相结合,采用与滑裂面相平行的微条对滑动楔体进行划分,并对微条进行受力分析,建立了平衡方程,推导了主、被动土压力计算公式。分析表明:土压力沿墙高线性分布,土压力大小与库仑理论的计算结果一致。     

土拱效应和渗流作用刚性挡墙主动水土压力研究

 假定小主应力迹线为抛物线,分析刚性挡墙后土拱效应,推导土拱效应作用下刚性挡墙主动水土压力系数和水平微分单元层间系数。建立二维Laplace方程分析墙后持续暴雨作用形成的稳定渗流场。在土拱效应和渗流作用分析基础上,提出土拱效应和渗流作用下主动水土压力计算模型,推导主动水土合力、合力作用点计算公式,给出实用主动水土压力系数。研究分析表明：理论计算结果与实测结果吻合较好;土拱效应和稳定渗流作用下水土压力成非线性分布,合力增大,合力作用点位置上移。工程实践中,应当重视持续暴雨期间的土拱效应和渗流作用对刚性挡墙的稳定不利影响。实用主动水土压力系数方法为持续暴雨作用下挡墙主动水土压力计算提供简化实用方法。     

高孔隙水压力对岩石蠕变特性的影响

设计3种加载方式,其中一种施加高孔隙水压力,分别进行分级加载蠕变试验,用于研究分析高孔隙水压对岩石蠕变特性的影响。首先,利用大理石加工的标准圆柱试件,按3种加载方式分别进行蠕变试验,得到轴向、横向的蠕变变形过程曲线,以及岩石破坏时的破坏形态;然后,对3种加载方式下的岩石轴向应变、横向应变、剪应变、体积应变以及破坏形态等进行比较分析;最后,在比较分析的基础上,总结高孔隙水压力对于岩石蠕变及破坏的影响。研究表明:孔隙水压力作用明显,但不是完全作用,即孔隙水压力作用系数接近于1;在高孔隙水压力作用下,岩石的强度大大降低,承载时间大大缩短,破坏时的应变也降低;虽然3种加载情况都是以剪切破坏为主,但在有高孔隙水压力作用下,岩石的破坏更具有突然性;可能不存在一个统一的等效应变阈值,使在不同的加载情况下,应变超过该阈值后即产生加速蠕变破坏;在加速破坏前,除瞬时加载产生的体积应变外,在蠕变过程中,岩石体积应变几乎不变。该成果对于进一步研究考虑孔隙水压力影响的非线性蠕变模型具有指导意义,也可对高孔隙水压力作用下的岩石结构工程处理措施提供指导。     

碎石桩复合地基中超孔隙水压力长消的计算方法

针对碎石桩复合地基的单面透水边界条件,将作为力源项的动孔压增长率表达成为时间与深度的函数,给出地震荷载作用下碎石桩复合地基中超孔隙水压力产生和消散的解析解;结合几种实用的动孔压计算模式,并给出不同动孔压计算模式下解析解的具体表达式以及地震结束后残余孔压场消散的解析解表达式。