深基坑支护结构上的土压力分布问题研究现状探讨

支护结构内力和变形计算结果的合理性在很大程度上取决于作用在支护结构上的土压力,寻找更加符合基坑工程特点的土压力计算模型具有重要的现实意义和理论价值.但是现在沿用的朗肯土压力理论存在明显的弱点,随着深基坑支护结构的进一步发展复杂化,土压力理论已经不适用.根据国内外学者采用的不同研究方式,针对两种不同的支护结构分别讨论,对深基坑支护结构土压力分布规律及土压力计算方法研究进展进行综述,并分析其中存在问题及今后研究方向.     

支撑式支护结构上土压力的模型试验研究

通过对二道内支撑加地下连续墙支护结构进行室内模型试验,模拟深基坑支护结构施工与开挖过程,通过量测试验中每一工况下模型支护结构上的土压力,分析内支撑式支护结构在基坑开挖中土压力分布形态的变化规律.模型试验结果显示二道内支撑式支护结构的主动区土压力基本上均大于朗肯主动土压力.在基坑上部,试验值与静止土压力较为接近,甚至超过静止土压力;在基坑中、下部以及坑底以下,土压力介于主动土压力与静止土压力之间.采用太沙基-佩克土压力包络图计算内支撑支护结构的墙后土压力是偏于安全的.     

悬臂式支护结构内力计算方法探讨

利用朗肯－库仑土压力理论，建立了悬臂式支护结构的力学模型和计算方法，结合算便，介绍了悬臂式支护结构的计算过程，并对部分问题进行了讨论，对工程设计具有一定的指导意义。     

浅谈土压力的计算

目前在土力学教材中关于土压力的计算主要介绍库仑土压力理论和朗肯土压力理论两种。并且朗肯土压力理论可作为库仑土压力理论的特殊情况,两种土压力理论的计算结果相同,只是具有不同的适用情况。     

基坑板桩支护结构位移对土压力计算的影响研究

钢板桩支护适用于受场地等条件的限制,基坑不能采用放坡开挖,必须进行垂直土方开挖的地下工程施工。分析基坑支护结构土压力的主要影响因素,根据朗肯土压力计算的原理,并通过工程实例,对基坑板桩式支护结构设计中土压力的计算进行完善。     

预留土支护基坑旋转破坏模式下的极限抗力上限解

对于支撑式或锚拉式支挡结构,进行预留土辅助支护时需验算绕支点的抗倾覆稳定性,然而目前还未找到合理的计算方法。基于极限分析上限定理,提出预留土支护基坑的3种可能破坏模式,运用斜条分法对被动区土体进行离散,并构建相容速度场,分别推导3种破坏模式下基坑抗倾覆力矩的计算表达式,采用遗传算法编程,分析支挡结构与土体间摩擦系数、土体黏聚力及预留土几何参数等对破裂角及抗倾覆力矩的影响规律。结果表明：当墙背光滑且土体黏聚力为零时,利用朗肯被动土压力理论计算得到的抗倾覆力矩为一上限解;存在黏聚力时,朗肯被动土压力理论计算值偏于保守,存在摩擦系数时,库伦土压力理论计算的抗倾覆力矩偏大;与预留土宽度和坡度相比,预留土高度对抗倾覆力矩的影响更加显著。     

水泥土连拱支护结构的三维有限元分析

采用有限元方法,建立了水泥土连拱支护结构考虑结构与土共同作用的三维模型,对该结构进行了数值模拟计算．计算结果分析表明,其墙后土压力大小介于静止土压力与朗肯土压力之间,沿竖向呈三角形分布,沿水平向介于水平均布与径向均布之间,土压力作用在支护结构后将沿水平及竖向分配,水平拱体分担的荷载比例最大值在60％～70％之间,水泥土拱基本处于全截面受压状态,拱脚桩在开挖面以上的受力模式与悬臂桩类似,沿全长其弯矩最大值在开挖面位置．     

广义双τ2强度理论在土压力计算中的应用

为了验证土压力计算公式的可行性,基于广义双τ²强度理论,推导了粘性土的主动土压力与被动土压力计算公式,运用三向应力计算公式克服了Mohr Coulomb屈服准则的不足,使土压力计算更符合实际.以一工程实例进行计算,并与朗肯土压力理论、双剪强度理论结果进行对比,结果显示,基于广义双τ²强度理论计算的主动土压力能充分考虑土体的粘性,克服了朗肯主动土压力值偏大的缺点;被动土压力计算中考虑了土体的屈服变形,所得结果比其他方法的计算结果小,但可直接应用于工程不需考虑变形较大时的被动土压力折减.此外,探讨了中间主应力系数对土压力的影响.研究结果对复杂应力状态下土压力的计算和挡土墙的设计具有参考价值.     

一种包含库仑和朗肯理论的土压力计算方法

基于库仑理论的平面滑裂面假设,考虑滑裂面上填土黏聚力及填土与挡土墙墙背接触面上的黏着力,推导出了黏性土或无黏性土的土压力关于破裂面倾角的计算表达式,并在经典朗肯和库仑土压力条件下,将公式退化对比,表明此方法涵盖了经典朗肯和库仑土压力理论.运用计算机程序绘制了土压力关于滑裂面倾角的函数图,可以容易地确定土压力的极限值,并求得相应的滑裂面倾角.通过算例比较各类土压力方法的计算结果,表明本文方法应用范围广,精度可靠,易于在工程中推广应用.     

悬臂式管桩在基坑支护工程中的应用研究

基于土拱效应及土体M-C屈服准则,建立了桩间土拱计算模型,并得到了悬臂段桩身土反力计算公式;考虑桩身挤土效应及深度效应,利用Vesic圆孔扩张理论,推导出挤土管桩水平承载力与水平位移之间的关系式;在此基础上,利用力和弯矩平衡条件,建立了悬臂式管桩支护结构设计方法.为了验证理论公式的可行性,将计算结果、现场实测结果及朗肯土压力计算结果进行对比分析,结果表明本文计算结果与实测结果桩侧土反力相差较小,且变化趋势基本一致,并且其计算精度相对经典土压力理论得到较大的提高,验证了理论方法的可行性.     

高路堤新型支挡结构力学特性的试验研究

对一座平均墙高9.5m的双面直立互锚式薄壁挡土墙的受力进行了现场原型观测．观测结果表明,挡土墙土压力呈非线性分布,并在距墙顶大于4m时,实测土压力值大于理论计算值．该结论可供今后类似结构的研究和设计参考．     

基于支护结构位移计算土压力的方法

目的为了计算支护结构在设计侧向位移或基坑开挖过程中实际侧向位移条件下支护结构上作用的土压力．方法根据土压力和位移关系的一般规律，将作用于基坑支护结构上的土压力和支护结构的侧向位移曲线用双曲线函数表示；仿照文克尔地基模型的部分假设，将支护结构两侧土体用非线性弹簧模拟．结果建立了基于支护结构侧向位移的土压力计算公式．结论算例表明，按该公式计算的土压力值与工程实测值符合较好，且公式简单实用．     

一侧有建筑物时盾构引起地表沉降的数值分析

本文利用有限元程序 Midas/GTS,综合考虑土体非线性、土体与盾构作用、注浆压力、千斤顶推力、密封舱土压力等要素,建立了隧道-土-桩基-建筑物三维非线性有限元模型,研究地表一侧存在建筑物时及盾构施工参数对地表沉降的影响。通过三维仿真数值模拟得出以下结论：地表存在建筑物时,地表沉降最大值比无建筑物时要小,且最大沉降值背离建筑物方向,偏离盾构中心轴线;盾构支护压力越接近侧向静止水土压力地表沉降越小,合理的控制盾构施工参数（注浆压力、盾构机千斤顶推力）可以有效减小地表沉降。     

考虑开挖反弹的桩锚结构土压力计算方法研究

桩锚支护结构中,土压力的计算未考虑支护结构位移及坑底土体的卸载反弹影响,可导致主动区土压力计算值偏小,被动区土压力计算值偏大,降低支护结构的安全度水平.以弹性长桩理论和经典土压力理论为基础,考虑施工过程坑底土体开挖反弹效应和土的短期应力历史,研究桩锚支护结构土压力的演化进程和计算方法,提出了土压力的"反零点分布"模式、"零分布"模式、"零点分布"模式、"梯形分布"模式以及"矩形分布"模式之间的相关关系及其影响因素和演化机制.指出桩锚支护结构土压力的计算应综合考虑开挖速度、各工况暴露时间以及土体反弹特性的影响.     

深基坑土钉支护优化设计分析

对深基坑土钉支护进行了系统优化、反演分析优化以及优化模型分析,特别对参数选取、土压力计算、土钉支护稳定性进行了探讨,从而使支护方案能够降低造价、缩短工期.     

双排桩支护结构变形特点与土压力有限元分析

论述了双排桩支护结构设计的基奉理论、简化模型及内力计算方法;运用有限元建立平面应变模型分析双排桩支护结构,对双排桩支护结构所受土压力取值进行了分析与修正。研究表明,双排桩具有较大的侧向刚度,可有效限制围护结构的侧向变形,应将桩顶与连梁做成刚性连接,以保证有效发挥双排桩的支护效果。基坑开挖面以上桩身所受主动土压力与理论主动土压力值相近,开挖面以下桩身所受土压力介于理论主动土压力与静止土压力之间,并随着深度的增加,愈来愈接近静止土压力值。前、后排桩所受的被动土压力与理论被动土压力值相差较大,后排桩被动土压力值接近静止土压力。     

超深基坑内支撑拆除过程中基坑变形律研究

针对超深基坑工程内支撑拆除过程中基坑变形的问题。以深圳福田区1号地工程为研究背景,介绍了超深基坑监测方案,对支护桩体深层水平位移,周围地表沉降,立柱沉降及支撑轴力等项目进行了现场监测,分析了内支撑拆除过程对支护桩体深层水平位移,周围地表沉降及支撑轴力的影响。分析结果表明:基坑周围的地表沉降随着支撑的不断拆除表现出明显的时间性和空间性;支护桩体深层水平位移近似于最大值点随拆撑过程不断上移的抛物线型分布;支撑分担的土压力随拆撑过程也在发生不断变化,并且横向支撑分担的土压力呈不断增大的趋势。由监测结果可知,该工程拆除方案合理,效果较好,满足设计和环境的要求。     

砂卵石地层圆形深基坑支护结构土压力

在以砂卵石地层为主的成都平原地区,近年来圆形深基坑工程逐渐出现,但一直无适宜的支护结构土压力的确定方法,对土压力分布特征尚不清楚。运用弹塑性数值模拟方法,充分考虑桩土变形协调关系,确定了成都地区砂卵石地层的圆形深基坑支护结构上土压力的分布规律,呈现出在围护桩中下部偏大的近似三角形分布模式,平均值小于Rankine主动土压力。开展了模型试验研究,针对试验模型,数值计算值与试验值分布规律整体上具有相似性,二者较为接近,说明了数值计算结果具有一定的合理性。     

既有地下室外墙影响下的挡土结构非极限主动土压力

针对挡土结构土压力与位移之间的关系,提出一种适用于既有地下室外墙影响下的挡土结构非极限主动土压力计算方法。基于卸荷路径推导了土体力学参数与位移关系和考虑土拱效应下的非极限主动土压力系数,运用应力状态法和静力平衡法给出了既有地下室外墙影响下的非极限主动土压力统一解,通过与室内相关模拟试验对比,采用应力状态法得到的结果较静力平衡法更接近于实际。基于挡土结构非极限主动土压力变化规律,讨论了位移比、两墙间距、墙土摩擦角、黏聚力等参数对土压力分布、合力及倾覆力矩的影响,揭示了其变化规律。通过与物理实验和算例与理论计算方法所得土压力和力矩的对比表明,所建立的计算方法合理可行,为进一步研究挡土结构非极限主动土压力理论计算提供了一定的依据。     

砂土介质中土压力盒的力学响应特性

砂土介质是典型的颗粒物质,介质的有效应力和变形都与骨架上的颗粒特性直接相关,而颗粒性状的改变进而影响着测试过程中土压力盒的力学响应。但宏观力学理论和连续介质方法无法准确解释介质颗粒间的力学行为,为了对实际工程进行更准确的测试,基于细观分析方法研究了荷载作用下的砂土颗粒接触形成的力链网络,模拟了力传递过程,并分析了加卸载时的力-应变曲线和土压力盒力学响应与理想曲线的关系,验证了文章提出的砂土介质土压力盒力学响应数值模型。同时,基于建立的颗粒流数值模型研究加载模式、颗粒排列、颗粒间摩擦系数以及压力盒刚度等对压力盒测试的影响,其结果显示压力盒力学响应曲线具有明显的迟滞性和应变不可逆性,其监测值对上述因素很敏感。因此,研究力链结构及其演变规律为认识砂土介质的细观结构提供了科学的理论依据和新的研究手段,各因素对压力盒力学特性的影响研究对压力盒标定和获得更准确的土压力值具有重要的实践价值。