支挡结构嵌固深度对软土基坑抗隆起安全系数的影响分析

采用Plaxis岩土工程有限元分析软件对软土基坑开挖过程支挡结构在不同的嵌固深度比进行数值模拟,应用有限元强度折减法计算其稳定安全系数,研究发现不同的嵌固深度比影响基坑的抗隆起稳定安全系数、滑动面的形状。嵌固深度比D/H较小时,基底隆起破坏形态与传统极限分析方法假设情况一致。当嵌固深度比D/H较大时,破坏滑动面为三角形。挡墙墙趾接近下卧硬土层时,硬土层对变形土体及其滑动面的影响显著。     

超固结膨胀土抗剪强度特性及边坡稳定研究

天然膨胀土经历长期干湿循环,反复胀缩使其具有超固结性。首先制取了超固结比为1.5的重塑膨胀土三轴样,进行了三轴排水剪切试验,获得了土体的峰值抗剪强度和残余抗剪强度;根据广义塑性剪应变的定义,采用硬化软化型函数建立了抗剪强度发挥值与广义塑性剪应变的函数关系,并引入到FLAC3D中的应变硬化/软化本构模型中,结合强度折减法进行了超固结膨胀土边坡的稳定性分析。结果表明:对于正常固结膨胀土,广义塑性剪应变很小,可采用稳定系数来评价边坡的稳定性;对于超固结膨胀土,应采用广义塑性剪应变和稳定系数来综合评价边坡的稳定性。如果广义塑性剪应变很大,即使稳定系数大于1,此时边坡也发生失稳破坏,说明土体的超固结性对膨胀土边坡的强度和变形影响不可忽略。     

超固结比影响下饱和黏土力学特性试验研究

利用合肥地铁站基坑黏土进行了5种超固结比(OCR)下的原状和重塑饱和土快剪试验,分析了原状土和重塑土在不同OCR下的剪切性状、抗剪强度及强度指标黏聚力(c)和内摩擦角(φ)的变化规律。结果显示:不同OCR原状土多为应变硬化性状,重塑土超固结时多为应变软化、欠固结多呈应变硬化性状;同竖向应力时,重塑土峰值抗剪强度随OCR增加而增大;同OCR时,重塑土峰值抗剪强度随竖向应力增大而增大;同前期固结应力(p_c)和OCR时,原状土峰值抗剪强度较重塑土大;重塑土按同OCR求抗剪强度指标时,OCR增大c减小、φ增大;重塑土按同pc求抗剪强度指标时,p_c增加c先增大后减小、φ增大;原状土抗剪强度破坏曲线在p_c值处呈明显向下弯折性状。     

膨胀土的强度与力学特性

通过三轴试验与侧限压缩试验,研究了膨胀土的强度、超固结性和压缩指标;建立了胀缩指标与抗剪强度的关系,分析了膨胀土的结构特征、矿物成分及外界条件等因素对其变形和强度的影响。研究结果表明:膨胀土具有超固结性,且超固结性越明显,从峰值强度达到稳定强度状态时所需的变形越大,抗剪强度也越大;裂隙越发育,其压缩性越高,超固结性越弱,抗剪强度指标越小。给出了膨胀土抗剪强度指标的变化范围:固结排水条件下的粘聚力变化范围为19.8～25.5 kPa,内摩擦角变化范围为10°～19°;固结不排水条件下的粘聚力变化范围为23.0～35.3 kPa,内摩擦角变化范围为3°～14°;不固结不排水条件下的粘聚力变化范围为37.0～55.0 kPa,内摩擦角为0°。     

基坑开挖对既有地铁隧道变形的影响研究

为研究基坑开挖对下穿既有地铁隧道变形的影响,考虑土体的小应变刚度,建立了有限元模型,模拟了基坑开挖过程,研究竖向开挖卸荷对下覆隧道变形的影响规律,分析不同开挖深度时下覆隧道的变形特性和变形影响区域,对比了不同基坑土体加固措施对隧道变形的控制效果。研究结果表明：竖向卸载主要引起隧道的竖向变形,坑底隆起,隧道竖向变形和影响区范围随着开挖深度的降低而减小,建议基坑土体加固平面上选择满堂加固,竖向上选择回掺式加固,基坑土体加固强度宜为0.5～1.5 MPa。     

软土基坑宽度效应对坑底隆起的影响

通过对宽大型软土基坑坑底隆起特性及形成机理分析,将坑底土体划分成强作用区、弱作用区和自由变形区,提出综合考虑基坑开挖深度、围护结构插入比和土体性质的强、弱作用区边界计算方法;根据基坑开挖宽度不同时,坑底隆起作用区的变化情况,提出考虑坑底隆起宽度效应的基坑分类方法:将基坑划分为超大尺度基坑、大尺度基坑、小尺度基坑和沟槽类基坑4类,并明确各类基坑的宽度范围。最后结合上海某软土基坑工程实例,采用有限元法数值分析对本文提出的理论分类方法的正确性进行了验证。     

某高速公路不同坡向情况下的边坡稳定性分析研究

坡向是边坡工程的重要地形因子,为探讨坡向对边坡稳定性的影响,以某高速公路边坡为研究对象,选取纯土以及根土复合体进行直剪试验,测定粘聚力和内摩擦角,分析根系对土体抗剪强度指标的影响,结合直剪试验结果应用FLAC数值模拟软件计算阳坡和阴坡两种情况下的边坡稳定安全系数,并针对安全系数计算结果进行显著性分析,分析结果表明:植物根系增加了土体的粘聚力,而对土体的内摩擦角影响较小;在坡高相同、坡度不同的条件下,阴坡的稳定安全系数要高于阳坡,并且稳定安全系数随坡度的增加而减小。     

兰州Q4黄土力学性质的各向异性初探

采用室内固结和直剪试验方法,对兰州Q4黄土分别在水平向和垂直向进行了压缩性、抗剪强度和变形参数的比较研究,以期说明取样的方向性对黄土力学性质的影响.研究结果表明:兰州Q4黄土力学性质呈现较为显著的各向异性,在法向应力较低时,显得尤为明显,随法向应力增高,差异性相对减小.对承受垂直向荷栽的地基基础等工程类型而言,用垂直向试样所获得的试验值是合理且偏于安全的,但对于边坡和隧道与地下结构等工程,则应考虑黄土强度参数和变形参数的各向异性.     

岩质岸坡岩样力学参数取值方法比较

针对安川公路典型岸坡岩石试样,分别在天然状态和饱水状态下对其进行轴压试验,采用随机模糊法、最小二乘法和蒙特卡罗法对岩石变形参数和抗剪强度参数进行抽样取值,并计算了相应的边坡稳定性系数。计算结果表明:采用蒙特卡罗法抽样得到的变形参数均值、均方差与变异系数与最小二乘法基本接近,其中均值相差仅为0.77%;采用随机模糊法抽样得到的变形参数均值、均方差与变异系数最小,其均值较最小二乘法降低了8.60%;在抗剪强度参数抽样取值时,利用随机模糊法得到的抗剪强度参数均值、变异系数与对应的边坡安全系数最小,蒙特卡罗法次之,最小二乘法最大,其中采用随机模糊法抽样取值时边坡安全系数均值为1.243,蒙特卡罗法取值时为1.521。相比于蒙特卡罗法,采用随机模糊法确定的隶属度函数考虑了样本参数权重因素的影响,反映了岸坡岩石抗剪强度参数的不确定性,计算的岩质边坡安全系数更具有工程指导意义。     

冻融循环对路基土剪切强度的影响研究

为了对比研究冻融循环作用对3种不同塑性路基土剪切强度的影响,通过试验,测定了不同冻融循环次数下3种土体的抗剪强度、粘聚力和内摩阻力。试验结果表明,围压越大,土体的抗剪强度越大;随着冻融循环次数的增多,土体的抗剪强度先减小后趋于稳定;3种土样粘聚力随着冻融循环次数的增多表现出一定的波动,但整体变化趋势与抗剪强度的变化趋势一致;塑性指数不同,土样的粘聚力对冻融循环次数的敏感性不同;1#土的内摩阻力对抗剪强度的贡献较小,而较高塑性的2#土和3#土的内摩阻力对抗剪强度的贡献较大。     

相邻双基坑同步开挖相互影响

以福州君临盛世茶亭基坑和世茂国际中心基坑为研究对象,建立相邻基坑开挖的二维模型,土体应力应变本构关系采用HS本构模型模拟,详细研究相邻双基坑同步开挖情况下的土体位移、支护结构位移和内力响应。考虑不同间距对相邻基坑开挖性状的影响,得到相邻基坑开挖的影响范围。研究表明,相邻基坑开挖对远端围护结构和坑底隆起影响很小,基坑间距对围护结构变形影响大于基底隆起。     

冻融循环作用对桩锚支护深基坑的土体材料强度参数影响试验研究

季节性冻土地区的土材料在冻融循环作用后的强度参数对深基坑支护体系的安全性影响显著。在季节性冻土地区深基坑支护稳定性设计和施工中,考虑冻融循环作用后的土材料抗剪强度具有一定的实际意义。采用直剪试验方法对冻融循环作用前后土材料强度参数进行研究,绘制剪应力与剪切位移关系曲线,抗剪强度与垂直压力关系曲线,结合强度曲线计算得到内摩擦角及黏聚力。分析表明:冻融循环结束后,土体的最大剪应力比冻融循环前降低;土体的抗剪强度参数,内摩擦角在冻融循环作用结束后减小,黏聚力有所增加。     

寒区公路土质边坡冻融界面的抗剪强度试验

季节冻土地区公路土质边坡在春季融化期经常发生浅层滑坡,对公路运输造成了严重的潜在威胁。冻融界面处的土体抗剪强度是发生滑坡的直接影响因素,采用不同的材料配比设计冻融界面的抗剪强度模型试验,该试验针对不同的土体含水量以及冻融循环次数进行剪应力测试,通过试验获得界面抗剪强度与冻融循环次数间的关系,基于数据得到冻融界面土体抗剪强度的损伤模型。考虑到正融土质边坡发生失稳破坏时其抗剪强度与土体内部的受力条件及边坡的几何尺寸有关,因此通过试验得到土体剪切强度后,可为评价季节冰冻区边坡稳定性提供直接数据参考,也可为季节冰冻区土质边坡的设计以及稳定性分析提供借鉴。     

对有限元强度折减法的探讨

利用有限元强度折减计算边坡安全系数时,需考虑弹性模量和泊松比对计算结果的影响,并指出对材料抗剪强度参数c、φ值折减的同时,需按照公式■对弹性模量E和泊松比υ进行调整,使求得的安全系数更合理。     

基坑支护整体稳定性分析

基坑失稳是基坑支护失败的最常见的原因,尤其在软土地区。导致基坑失稳的原因主要有两类,一类是因结构(包括墙体和支撑)强度、刚度或稳定性不足;另一类是因地基土抗剪强度不足或土体变形过大。前一类失稳属于支护结构内力范围。基坑的整体稳定性分析基坑失稳不仅会严重破坏基坑,影响工程进行,还会危及周围环境,带来巨大损失。因此保持基坑稳定是基坑     

滑坡稳定性分析点安全系数法的应用条件

为探索适用于点安全系数法的滑坡发展阶段,通过算例对点安全系数法与刚体极限平衡法进行了比较研究,详细分析了影响点安全系数的各种因素.结果表明:计算点安全系数的应力状态是滑带岩土体刚开始全部处于塑性流动状态,即点安全系数法的应用条件是滑坡启动阶段.此时,二维条件下计算的整体安全系数与二维刚体极限平衡法计算的安全系数吻合;而在三维条件下,计算结果符合“滑带抗剪强度参数降低K倍,滑坡的安全系数也降低K倍”的强度储备理念.     

超固结土及其在冲击荷载作用下的性状

通过人工制备超固结土的方法研究超固土在三轴剪切作用和冲击荷载作用下的变表性状，指出超固结土再固结体应变与冲击孔压的关系仍可由正常固结土所得关系来唯一地加以描述．建立了超固结土排水抗剪强度与超固结比之间的相互关系。     

卵石粗粒土变形模量和剪胀角预测方法研究

针对某级配的砂卵石料,对不同密度试样开展大量的常规三轴固结排水剪切试验,探讨了围压和制样初始密度对粗粒土变形特性和强度特性的影响。研究结果表明:粗粒土变形模量与围压基本呈线性关系。而变形模量随着密度增加或孔隙比降低,以递增的速率增长。通过引入孔隙比方程,建立了不同围压和密度下卵石粗粒土变形模量的预测方法。采用考虑围压和密度影响的剪胀指数,建立了预测卵石粗粒土最大剪胀角的方法。剪胀指数与最大剪胀角具有很好的线性关系。一旦获取土体所受的有效应力和密度,此方法可预测不同围压和密度下卵石粗粒土的变形模量和最大剪胀角。     

黄土隧洞变形及稳定性分析

以黄土隧洞的应力变形及稳定性分析为研究目标,首先基于考虑黏聚力c值的SMP准则,对原UH模型进行改进,建立了考虑c值的UH模型,使得UH模型能够用于隧洞开挖等问题的分析;然后应用半隐式回映算法对应力进行更新,采用Newton-Raphson算法进行非线性问题的解答,编制了考虑c值UH模型的有限元程序,并将初始超固结比OCR作为参数引入到有限元程序中;进而对一无衬砌黄土隧洞进行了三维有限元分析,比较分析了应用原UH模型、考虑c值的UH模型和Mohr-Coulomb模型计算得到隧洞周围土体的位移。说明了应用考虑c值的UH模型进行隧洞计算分析的合理性,得出了隧洞周围土体的位移变化规律,并应用考虑c值的UH模型研究了隧洞周围土体的应力应变规律,而且应用有限元强度折减法,对隧洞的安全稳定性进行了分析,研究了超固结比与安全稳定性的关系。     

地铁车站深基坑施工中基底隆起规律及控制关键技术研究

在基坑开挖过程中,基坑底部和支护结构常出现较大隆起现象,发现不及时或处理不当,会造成基坑支护结构变形、侵限、基底土体扰动,严重时会发生支护体系失稳、基坑倾覆等安全事故。基坑底部的隆起值受基坑尺寸、地质情况、基坑暴露时间、周边环境以及施工质量等多方面因素影响,难以准确计算,但通过研究基底隆起规律,可以得出接近基底隆起实际发生值的研究结果。通过哈尔滨市清真寺地铁车站深基坑的工程实例,将施工工况、监测数据与控制措施进行结合对比,分析基底隆起的原因和规律,并对缩短基坑开挖时间和浇筑底板等施工控制措施的有效性进行跟踪验证,为今后类似工程提供借鉴。