软土地区基坑坑底抗隆起稳定计算分析

基坑坑底抗隆起稳定性验算在软土地区基坑工程设计中位居核心地位,不仅关系到基坑的稳定及周边环境的安全,还影响基坑工程的造价。对基坑坑底抗隆起计算方法及适用条件进行梳理,结合工程实例,以极限平衡法中的圆弧滑动模式为基础,计算分析了围护墙插入比、最下道支撑的位置、坑内加固及基坑尺寸对坑底抗隆起稳定性的影响。结果表明增加围护墙插入比、减小最下道支撑与坑底的距离、增加坑底土体加固均能有效增加坑底抗隆起稳定性;对于基坑宽度较小的狭窄基坑应考虑空间约束效应,若以传统的圆弧滑动计算模式则过于保守,会造成较大浪费。     

基于正交试验的基坑抗隆起稳定性影响因素灰色关联分析

为探究基坑抗隆起稳定性各影响因素敏感程度的大小,在深入研究基坑抗隆起稳定性影响因素敏感性分析方法的基础上,提出采用正交试验和灰色关联分析相结合的方法对基坑抗隆起稳定性影响因素进行敏感性分析.结合福建地区某基坑工程实例,通过有限元强度折减计算,对影响坑底抗隆起稳定性的6个主要影响因素敏感性大小进行研究.结果表明,内摩擦角...     

考虑土体吸力基坑抗隆起稳定性极限上限分析

软土及高水位地区基坑降水对土体抗剪强度及基坑稳定性有积极作用。基于有效饱和度和土-水特性参数的非饱和吸应力模型,推导了地下水位面以上土体吸应力的空间分布规律。在此基础上,假设基坑地连墙与土体之间部分粗糙,考虑土体吸应力引起的土体内能耗散,基于塑性极限分析上限定理采用Terzaghi机构推导了基坑抗隆起稳定性的上限解。对比分析了考虑降水与不考虑降水时基坑抗隆起稳定性的差异,研究了基坑降水条件下坑底抗隆起稳定性与基坑深度、地下水位以及土体内摩擦角,进气值等因素的关系。研究结果表明,在降水条件下,水位线以上土体基质吸力提高,土体抗剪强度增加,基坑抗隆起稳定性随降水深度的增加而显著提高,基坑抗隆起稳定性随基坑开挖深度的增加而降低。研究结果为基坑降水施工过程中的抗隆起稳定性分析提供了一定的理论依据。     

基于强度折减法的圆形深基坑坑底抗隆起稳定性分析

用于一般形状基坑的坑底抗隆起稳定分析方法因不能考虑圆形基坑环向土体挤压作用而不适合于圆形基坑的分析。基于非线性有限元提出了轴对称条件下基坑坑底抗隆起稳定分析的强度折减方法。研究表明：圆形基坑强度折减到破坏时的滑裂面形状与一般形状基坑的滑裂面形状相似,但圆形基坑的滑裂面并不通过围护墙墙底,而是通过墙底下方的土体。采用平面轴对称有限元的强度折减法分析得到的坑底抗隆起稳定系数较平面应变有限元强度折减分析得到的稳定系数高得多。当开挖深度很小时,圆形基坑具有较大的坑底抗隆起稳定系数;但其值随着开挖深度的增大而逐渐减小。圆形基坑的坑底抗隆起稳定系数随着围护墙插入比的增大呈线性增加。最后采用基于平面轴对称有限元的强度折减法分析了上海世博500kV地下变电站圆形基坑的坑底抗隆起稳定性。     

基坑单支撑支护结构抗倾覆可靠度分析

采用结构可靠度方法分析基坑单支撑支护结构抗倾覆稳定性，充分考虑了参数的变异性。可靠度计算采用JC法和优化算法，分析表明两种方法计算结果相当接近，而优化算法更为简捷，便于应用。算例分析表明：当参数变异性较大时，采用安全系数评价抗倾覆稳定性不一定安全，采用可靠度指标评价则更合理；土体强度指标和支护桩嵌固深度的变异性对抗倾覆可靠度指标影响显著，支撑位置、土体重度和地面荷载的变异性影响很小，设计时可视为确定性变量：黏聚力、内摩擦角和嵌固深度的变异性对可靠度指标的影响依次增大，当嵌固深度变异性很大时可忽略黏聚力、内摩擦角的影响，而当内摩擦角变异性很大时，可忽略黏聚力的影响。     

单层支撑基坑抗倾覆稳定性影响因素的敏感性分析

单层支撑基坑抗倾覆稳定性验算至关重要。本文以宁波地区某一发生倾覆破坏的单层支撑基坑为例,主要研究支护结构体桩长、桩径和单层支撑标高,以及地面超载和嵌固段土体强度参数等影响因素。敏感性分析研究表明:对单层支撑基坑抗倾覆稳定性的主要影响因素有基坑开挖深度、围护体桩长和嵌固段土体强度;次要影响因素有地面超载、单层支撑位置;围护体桩径无影响。研究成果可为类似基坑支护设计和施工风险管控提供有益参考。     

承压水作用下基坑三维有限差分模型分析

隔水层土体采用应变相关修正剑桥模型,建立考虑承压水、土体、支护结构、水平支撑体系和竖向支承系统共同作用的三维有限差分耦合模型,考虑连续墙和土体之间的接触,采用FLAC3D实现基坑分步开挖过程。分析了承压水作用下深基坑开挖变形性状,包括坑底隆起变形、围护结构侧移、墙后地表沉降和侧移、深层土体沉降和侧移等,最后分析不同承压水头对基坑变形的影响。结果表明:初始承压水头较大时,坑底隆起变形受初始承压水头影响较大,特定点隆起变形随初始承压水头变化规律与室内试验结果较为吻合;不同初始承压水头下水平支撑以下的连续墙侧移差异较大;随初始承压水头增大隔水层中墙体和承压含水层中墙体的侧移表现出不同的变化形态;初始承压水头对墙后土体变形影响较小;在理想隔水层条件下,承压水头对基坑开挖过程中的变形影响较小。     

地基极限承载力的参数敏感性分析

基于地基极限承载力的理论公式,采用单因素敏感性分析方法,计算分析了土体抗剪强度指标变化对地基极限承载力的影响规律;分析表明,土体内聚力和内摩擦角对地基承载力特征值的敏感性影响规律不同,土体内摩擦角的变化对地基承载力特征值的影响敏感于内聚力的变化对地基承载力特征值的影响;基底的光滑程度不同,其抗剪强度指标对极限承载力的敏感性影响有较大差异。     

基坑坑底施工阶段围护墙变形监测分析

 控制基坑变形已成为深基坑工程中的核心问题，而坑底开挖施工阶段围护墙体的变形在基坑开挖施工中占有相当的比重。结合上海轨道交通某在建地铁车站基坑开挖时的变形监测数据及跟踪工况，对不同坑底土体暴露时间所对应的围护墙体变形情况进行了对比分析。分析结果表明，坑底土体暴露时间对土体暴露期间及整个坑底施工阶段的基坑变形有着显著影响，随着坑底土体暴露时间的延长，坑底施工阶段墙体变形量可达总变形的30%，缩短土体暴露时间是控制坑底施工阶段围护墙变形的关键。同时，素混凝土垫层对围护墙体变形具有一定的支撑效应，在一定程度上能起到类似结构底板的作用。施工中应尽快完成混凝土垫层的浇筑工作，尽早发挥垫层对围护墙体的支撑作用。另外，垫层对墙体的支撑效果与其自身的平直度等因素有很大关系，破坏垫层的整体性，则会削弱其对围护墙体的支撑作用。提出对坑底施工阶段基坑变形的控制措施，尽可能缩短坑底土体暴露时间及整个坑底阶段的施工时间，提高垫层的整体性，加快底板施工，尽早形成底板混凝土对围护墙体的支撑作用，从而控制开挖阶段的基坑变形，对其他深基坑工程具有一定的参考价值。     

坑底软土夹层较薄基坑以最下层支点为轴心的滑动隆起研究北大核心

2012版《建筑基坑支护技术规程》对于锚拉式、内支撑式支挡结构,新增了当坑底以下为软土时,尚应以最下层支点为轴心的圆弧滑动模式验算基坑抗隆起稳定性的规定,并给出了解析解计算公式,该公式对基坑设计嵌固深度影响很大,大大增加了基坑支护造价。对坑底存在软土夹层基坑进行了有限元分析,得出了标准荷载作用下基坑位移变形云图、极限状态下基坑破坏机理的总位移增量云图。结果表明:软土夹层厚度较小的基坑,以最下层支点为轴心的圆弧滑动模式验算增加的嵌固深度,对于基坑位移影响较小、对破坏机理有一定程度的影响,只要有限元稳定安全系数满足规范要求,可以不进行以最下层支点为轴心的滑动模式验算。     

合肥地区重塑非饱和黏性土强度特性试验研究

利用非饱和土三轴仪,对合肥地区非饱和黏性土的重塑样进行了控制基质吸力的三轴剪切试验。研究结果表明,控制吸力和净围压为常数的重塑非饱和黏性土三轴排水剪切试验的应力-应变关系呈现应变硬化的力学特征,且在试验条件范围内,净围压越大,硬化特征越强,吸力越小,硬化特征越强;重塑土样的强度参数粘聚力c值和内摩擦角φ值随吸力的增加都有一定程度的增加,且在试验吸力范围内,c值和φ值均呈良好的线性增长趋势,且c值的增长幅度明显大于φ值。     

粒径大小对非饱和尾矿抗剪强度的影响研究

尾矿库是金属矿山最大的危险源之一。而尾矿坝是尾矿库的主要构筑物,尾矿坝的稳定性与尾矿库的安危息息相关。尾矿坝主要由尾矿堆积而成。尾矿材料的抗剪强度决定了尾矿堆积坝的稳定程度。本文利用改造的土工试验仪器,在非饱和状态下,针对颗粒大小对尾矿抗剪强度的影响进行了试验分析,结果显示,非饱和尾矿的中值粒径与抗剪强度参数的粘结力呈指数函数关系,与内摩擦角呈指数函数关系;且随着中值粒径的增大,非饱和尾矿的内聚力(c)会降低,而内摩擦角(φ)却会增大。     

初始干密度及掺砂比对膨胀土抗剪强度指标影响

研究了风化砂改良膨胀土对抗剪强度及其指标的影响。通过改变风化砂的掺量,研究了风化砂对膨胀土物理性质的影响。试验表明,随着掺砂比例的增加,最佳含水率逐渐下降,渗透系数逐渐增大,说明风化砂能有效降低膨胀土的塑性指数,增大膨胀土的透水性能,使之更适合用作公路路基填料。通过研究风化砂掺入比例及初始干密度对膨胀土抗剪强度指标c、φ值及抗剪强度的影响,可以得出:在掺砂比例一定时,改良膨胀土的粘聚力随着初始干密度的增大而增大,内摩擦角随着初始干密度的增大先增大后减小再增大,抗剪强度值总体逐渐增大;在初始干密度一定时,改良膨胀土的粘聚力随着掺砂比例的增大而减小,内摩擦角随着掺砂比例的增大先增大后减小,抗剪强度总体变化趋势减小。当初始干密度为2.0 g/cm³,掺砂比例为30%时,抗剪强度达到最大值。     

基于有限元极限分析的双孔隧道稳定性分析

为进一步探讨在考虑土体内摩擦角情况下,双孔隧道在支护反力及地面超载共同作用下的相互作用规律及稳定性分析,首先,基于有限元极限分析法,采用MATLAB平台编制了相关计算程序;此外,为减少各参数之间的交叉影响,引入无量纲分析方法;然后,将本文模型的计算结果与已有成果进行对比,验证了本文分析方法的合理性;最后,在此基础上求得各影响因素下的隧道稳定性参数(N_s),并绘制了无量纲分析图表。结果表明:(1)N_s随φ的增大逐渐增大,且当φ较大时,在N_s未达到稳定值之前,对其产生显著影响;(2)N_s随S/B的增大而增大并趋于稳定;(3)φ的存在与否对N_s随着γB/c的变化产生相反的规律,且随φ的增大,γB/c的变化对临界间距比(S/B)的值影响减弱;(4)临界间距比随H/B的增大不断增大;(5)S/B和φ是影响隧道破坏模式的关键因素。     

A comparative study of the potentials of rice husk ash on cohesive and cohesionless soils

In this study, the effects of rice husk ash (RHA) on various geotechnical properties of cohesive (A-7-6 group) and cohesionless (A-1-b group) soils were determined and compared. Atterberg limits, dry density, optimum moisture content, unconfined compressive strength, California bearing ratio, cohesion and angle of internal friction of A-1-b and A-7-6 group soils were studied with different percentages of rice husk ash (0, 4, 8, 12, 16, 20, and 24). Optimum moisture content, compressive strength, California bearing ratio and cohesion of both soils increased with increase in RHA. Maximum dry density decreased with RHA contents. Angle of internal friction of A-7-6 soil increased while that of A-1-b soil decreased with RHA contents. From the point of view of economy and CBR value, A-1-b soil with 16% RHA is recommended for base materials for field trials in the first instance while A-7-6 soil with 17% RHA may be recommended only for sub-base materials.     

干湿循环作用下硫酸盐渍土强度特性试验研究

宁夏地区硫酸盐渍土在夏季的多雨高温时节经历干湿循环过程,土体强度劣化。为探究干湿频次、含盐量对土体强度的影响,采用不固结不排水三轴剪切试验测定配置试样的黏聚力с和内摩擦角φ,探究其变化规律,结合扫描电子显微镜技术分析试样强度劣化机理。试验结果表明:硫酸盐渍土试样的应力应变曲线随干湿次数、围压及含盐量的增加,由应变软化型逐步向应变硬化型过渡;试样的内摩擦角均随干湿次数和含盐量的增加而减小,且含盐量越高,经历的干湿循环次数越多,内摩擦角降幅越大;干湿循环初期(1～3次),黏聚力随含盐量增加而增大。干湿循环后期,含盐量在0%～2%区间,黏聚力随含盐量的增加而减小;而在2%～5%区间,黏聚力随含盐量的增加而增大。随含盐量的增大,干湿循环作用下硫酸盐渍土整体强度逐渐降低,且含盐量越高,特征越明显。     

管棚注浆支护隧道开挖引起地表变形特征分析

隧道开挖引起的地表变形是工程安全的重要指标,基于管棚注浆隧道开挖引起的地层受力分析,将地表变形影响因素分为注浆压力、附加荷载和地层损失,并引入Mindlin解和Peck公式,获得了隧道引起的地表变形计算公式。通过对地表变形特征进行分析,结果表明:岩土力学参数对地表变形最大值有显著影响,但对沉降影响宽度影响甚微;沉降槽宽度、地层损失率和沉降宽度与沉降槽宽度比值(I/i)均随内摩擦角和黏聚力增大而减小,弹性模量对沉降槽宽度几乎没有影响,随弹性模量增大,沉降槽宽度稳定在7.6~7.9,地层损失率迅速减小并在1.2‰左右趋于稳定,I/i则迅速增大并稳定在3.0左右。隧道参数对沉降最大值和沉降影响宽度均有显著影响,且影响幅度没有减缓的趋势;在单一地层中,随着埋深增加,沉降槽宽度、地层损失率均呈直线增大,I/i值先增大后减小;随洞径增大,沉降槽宽度呈线性增大,地层损失率呈线性减小,I/i值先增大后减小,最大值为3.1左右。     

改进的Monte Carlo法应用于基坑可靠性分析

随着深基坑在城市建设中的发展,越来越多的学者关注基坑工程的可靠度问题,其中Monte Carlo法常被用于基坑可靠性分析,但传统的Monte Carlo法难以考虑各失效模式间的相关关系,且无法考虑随机变量间的互相关性。引入Sklar提出的Copula理论,其特点在于可以将任意一个联合分布函数分解为一个边缘分布函数和一个Copula函数,以此来描述变量间的相关关系。本文首先通过引入Copula理论描述各失效模式的相关关系,通过对算例的分析证明该方法比传统的Monte Carlo法更稳定高效;进一步使用Copula理论描述土的抗剪强度指标c,φ之间的相关关系,生成有相关关系的随机变量代替传统Monte Carlo法中的独立变量,使可靠性分析结果更加准确,通过工程实例证明考虑c,φ相关关系的基坑失效概率大幅降低,说明变量间的相关关系对可靠度分析的影响很大。     

原状与重塑黄土抗拉强度差异性研究

轴向压裂法是一种间接测定土体抗拉强度的试验方法,本文通过该法分析了原状黄土抗拉变形破坏的一般规律以及试样破坏类型。探讨了原状与重塑黄土的劈裂角以及在强度参数比方面(无侧限抗压强度与抗拉强度比以及粘聚力与抗拉强度比)的差异性。结果表明:原状黄土根据抗拉应力-贯入深度曲线走势将变形破坏模式分为3类:弹性变形破坏无残余应力、弹性破坏有残余应力、塑性破坏;原状与重塑黄土在强度参数比方面也存在较大差异。另外,原状黄土劈裂角(α)略小于重塑黄土且均与内摩擦角(φ)呈互补关系;抗拉强度计算公式中的系数K=tan(2α+φ)对于原状黄土建议取值为1.5,对重塑黄土建议取值为2.0。     

土体强度对土钉墙设计参数及经济性影响分析

针对目前土钉墙设计参数进行优化设计只是在给定土体强度下进行的,且其优化算法仍有些缺陷,而在不同粘聚力c、内摩擦角φ下,研究分析土钉墙参数选取及经济性也具有重要的理论和实际意义。从不同土体强度出发,以单位墙长土钉墙工程造价为目标函数,按规范要求设置约束条件,建立了不同土体强度对土钉墙设计参数及经济性影响的计算模型,并应用嵌套的改进的遗传算法求解,得到土体强度与土钉墙设计参数、土体强度与土钉墙经济性的关系曲线,并对其计算结果进行分析。所得结论可为土钉墙参数设计选取及经济性分析提供理论支持。