K_0固结黏土基坑抗隆起稳定性上限分析

软黏土中深基坑开挖支护系统设计一般由不排水稳定控制。考虑基坑开挖引起土体应力主轴旋转和土体不排水抗剪强度的各向异性,首先基于所提出的各向异性本构模型推导了三轴条件下软黏土的不排水强度公式并结合Casagrande和Carillo推荐的能考虑土体应力主轴旋转的软黏土强度公式,提出一种适合于基坑开挖抗隆起稳定分析的K0正常固结软黏土的不排水各向异性抗剪强度。假定Prandtl的土体滑移破坏形式,运用塑性极限分析上限定理推导非均质土层中深基坑开挖的抗隆起稳定公式。研究了基坑开挖土体强度各向异性比、挡墙入土深度、坑底硬土层对抗隆起安全系数的影响。并与基于MIT-E3模型的有限元计算结果及其它文献中的算例进行验证,说明该方法的适用性。     

考虑土体强度各向异性基坑抗隆起上限分析

软粘土中深基坑开挖支护系统设计一般由不排水稳定控制.考虑基坑开挖引起土体应力主轴旋转和土体不排水抗剪强度的各向异性,采用Casagrande&Carillo推荐的土体不排水各向异性强度公式,假定Terzaghi和Prandtl土体滑移破坏形式,运用塑性极限分析上限定理推导两个基坑开挖的抗隆起稳定公式.研究了基坑开挖土体强度各向异性比、平面几何尺寸、坑底硬土层对抗隆起安全系数的影响及其相互影响,并与Terzaghi方法和Bjerrum&Eide方法进行了比较,最后用文献中的工程实例进行了验证.     

基于上限法的K0固结黏土基坑抗隆起稳定分析

软黏土基坑抗隆起稳定一般以不排水强度控制。考虑挡墙入土深度、挡墙与土体之间的摩擦和土体非均质各向异性,首先根据严格的塑性极限分析上限定理假设挡墙完全光滑或完全粗糙,并运用考虑软黏土K0正常固结和基坑开挖引起土体应力主轴旋转的不排水各向异性强度公式,推导基于Terzaghi机构和Prandtl机构的基坑抗隆起稳定上限解。将在各向同性情况下推导所得稳定系数计算公式与同样基于上限法的Chang(2000)和黄茂松等(2008)以及基于极限平衡法的Terzaghi(1943)稳定系数计算公式进行对比。研究挡墙入土深度、土体强度各向异性和非均质等因素对基坑抗隆起稳定性的影响,同时与多块体上限法的计算结果进行比较分析,验证本文推导方法的适用性。     

广州软土各向异性在基坑稳定中的应用

根据基坑开挖导致的土体应力特点及基坑开挖中土体的排水条件,对施工现场的原状广州软土,按与土体沉积面的不同倾角取土样,进行常规三轴固结不排水剪切试验,得到了软土各向异性的抗剪强度指标,并将其应用于基坑开挖过程中的稳定分析。结果表明,考虑软土各向异性抗剪强度的基坑稳定系数要比只考虑三轴压缩的抗剪强度的稳定系数小,其结果在基坑设计及基坑稳定分析中不容忽视。     

各向异性软土基坑抗隆起稳定分析

已有研究表明,不同软土沉积环境和应力历史不同,其各向异性规律也不相同。针对目前学术界常常采用统一规律来描述不同软土的各向异性特性的现象,基于空心圆柱扭剪仪(HCA)杭州软黏土试验结果,结合其他学者的常规强度试验结果,分析土体破坏的微观机理,通过分析总结和理论推导得到可以考虑土体特性的各向异性不排水抗剪强度理论公式。结合两种上限方法,并考虑破坏面上强度的折减(f u?(28)S?cos??),对软土基坑抗隆起稳定进行分析,探讨了两种上限方法的适用性,针对多个算例,分析了深宽比H/B、围护结构插入深度D、墙土界面摩擦特性等几何因素及土体有效内摩擦角??、各向异性强度比k及强度沿深度非均质变化的斜率?等强度参数的影响,最后结合工程实例,验证了公式的适用性。     

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。     

饱和黏土不排水抗剪强度各向异性的热力学本构模型研究

基于饱和土体TTM（Tsinghua thermodynamic soil model）热力学本构模型分析研究了饱和黏土的不排水抗剪强度各向异性问题。模型及试验研究表明：非等向或固结历史是引起土体强度各向异性的重要原因,固结应力比越小,不排水强度各向异性越大。不排水加载过程中主应力轴的方向对土体不排水抗剪强度和变形有着重要影响。一般而言,当主应力轴方向从0°旋转到90°时,土体的不排水抗剪强度逐渐下降,峰值应变却逐渐增大。此外,非等向固结会导致土体主应力与主应变的非共轴性。利用TTM理论模型,对Kaolin Clay 和Boston Blue Clay的不同试验结果进行了模拟验证和预测。结果表明,TTM理论模型具有反映和预测应力引起的饱和黏土强度各向异性和应变软化等特性的能力,同时也具备精准描述主应力轴旋转等复杂路径下饱和黏土的强度和变形特征的能力。     

基于上限理论的软土基坑抗隆起稳定分析方法

多块体上限法是当前岩土工程稳定性问题求解的一种严格、高效、简便且实用的方法。依据多块体上限法求解岩土工程稳定性问题的一般模式,通过对软黏土基坑抗隆起稳定性问题的适当简化,从而提出了基于极限分析上限理论的黏土基坑抗隆起稳定分析新方法。为适应国内外深基坑工程实践的现状,分别给出了土体强度指标为固结不排水剪及不固结不排水剪时的上限法理论方程中内能耗散项的计算方法。给出了所提出新方法求解实现的详细过程,并编制了该方法的计算程序,从而使所提出的方法能够直接应用于国内外的工程实践。详细分析总结了支护墙体刚度、支护墙体入土深度、基坑开挖深度、土体强度等影响因素对抗隆起稳定性的影响及规律,最后通过具体工程实例的计算及对比说明了该方法的合理性及实用性。     

广州软土各向异性三轴试验研究

根据基坑开挖导致的土体应力特点及基坑开挖中土体的排水条件,对施工现场的原状广州软土,按与土体沉积面的不同倾角取土样进行常规三轴固结不排水剪切试验,对其各向异性性状进行了研究探讨,结果表明其各向异性导致的抗剪强度差异明显,对基坑工程设计计算及确保基坑安全稳定有一定的指导意义。     

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。     

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     

软土基坑抗隆起稳定性计算的改进

在软土深基坑设计中,基坑抗隆起验算是一项重要的验算。首先介绍了不同的情况下基坑抗隆起稳定性的典型计算方法。然后引入基坑形状、围护墙入土深度、坑底下软土深度、坑底被动区地基加固处理及基坑内工程桩对基坑抗隆起稳定性的影响,并且介绍了相应的计算改进方法,为计算抗隆起稳定性提供了更为合理的方法。最后通过对新加坡Clarke Quay地铁站入口基坑开挖工程实例验算表明,计入各有利因素的影响,抗隆起稳定安全系数由0.6增加到1.528,证实了改进计算方法的合理性,同时也得出当坑底以下软土深厚时,联合使用坑底地基加固和工程桩能比较有效的提高抗隆起稳定性。     

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。     

基于强度折减法的软土基坑抗隆起稳定性分析

基坑抗隆起稳定性验算是软土基坑支护设计中的一项重要内容。本文结合基坑工程实例,采用有限元强度折减法对基坑坑底的抗隆起稳定性进行分析。主要分析总结了基坑开挖深度、支护结构入土深度、支护结构刚度、基坑深宽比以及坑底软土层厚度对基坑抗隆起稳定性的影响规律。研究表明:基坑开挖深度、基坑宽度、支护结构入土深度和坑底软土层厚度等参数的变化均对基坑抗隆起稳定性有一定程度的影响,而支护结构刚度参数对抗隆起稳定性影响不明显。通过与规范法计算结果的对比分析,证明了有限元强度折减法在基坑抗隆起稳定性分析中的适用性。     

基坑中基于CPTU软土不排水强度确定及应用

不排水抗剪强度是土的重要力学特性参数。在岩土工程施工期稳定性分析中,需用不排水抗剪强度值。目前,不排水抗剪强度的确定主要有室内试验和十字板剪切试验。但前者受土样扰动影响大,后者十字板强度是土体各滑动面上抗剪强度的较小值,在基坑工程验算坑底隆起时,结果不够准确。本文首先总结了国内外基于CPTU的Su确定方法,在典型软土基坑工程中进行了孔压静力触探试验,根据不排水试验值与锥尖阻力的关系,反演出圆锥系数的值。基于反演的圆锥系数,把CPTU预测的不排水抗剪强度应用到基坑的隆起分析中,与基于室内试验数据和基于十字板强度的计算结果进行了比较,结果表明:基于CPTU的软粘土不排水抗剪强度指标计算结果合理,符合工程实际,值得在工程设计中推广。     

饱和黏性地层中基坑坑底抗隆起稳定验算方法

针对饱和黏性土地层中基坑坑底抗隆起稳定性验算,首先建议其强度指标取原状土样在有效自重应力下预固结的不固结不排水抗剪强度cu,随后考虑该不排水抗剪强度随深度近似线性增大的特点,给出相应地基承载力的计算公式。进而在作者此前所提出的坑底抗隆起稳定性验算方法基础上,给出饱和黏性土地层中深基坑坑底抗隆起稳定安全系数的计算方法,包括挡土构件嵌深较小情况下按地基承载力的验算方法,嵌深较大情况下按圆弧滑移面的验算方法和识别过大嵌深的临界嵌深计算公式,并通过与精细数值方法计算结果的对比,对所提出方法及公式的正确性和精度进行了检验。文中还给出两个工程实例,展示了实际分层地基,特别是既有黏性土也有无黏性土层时按所提出方法的坑底抗隆起验算。     

Analysis of ground surface settlement in anisotropic clays using extreme gradient boosting and random forest regression models

Excessive ground surface settlement induced by pit excavation (i.e. braced excavation) can potentially result in damage to the nearby buildings and facilities. In this paper, extensive finite element analyses have been carried out to evaluate the effects of various structural, soil and geometric properties on the maximum ground surface settlement induced by braced excavation in anisotropic clays. The anisotropic soil properties considered include the plane strain shear strength ratio (i.e. the ratio of the passive undrained shear strength to the active one) and the unloading shear modulus ratio. Other parameters considered include the support system stiffness, the excavation width to excavation depth ratio, and the wall penetration depth to excavation depth ratio. Subsequently, the maximum ground surface settlement of a total of 1479 hypothetical cases were analyzed by various machine learning algorithms including the ensemble learning methods (extreme gradient boosting (XGBoost) and random forest regression (RFR) algorithms). The prediction models developed by the XGBoost and RFR are compared with that of two conventional regression methods, and the predictive accuracy of these models are assessed. This study aims to highlight the technical feasibility and applicability of advanced ensemble learning methods in geotechnical engineering practice.