关于深基坑开挖过程中复杂应力路径下土的性状变化的综述.pdf免费

第十届全国现代结构工程学术研讨会 关于深基坑开挖过程中复杂应力路径下 土的性状变化的综述 安璐 (天津市房屋鉴定勘测设计院300070) 提要： 超深基坑工程在开挖阶段土体一般都要经历非常复杂的应力路径，因此本文针对深基坑开挖过程中复杂应力路径 对土体力学性状的影响问题，分别从土体强度、变形以及渗透性三个方面，对目前国内外针对基坑开挖中复杂应 力路径对土体力学特征的影响的研究成果作了综述。 关键词： 应力路径；降水；卸荷；强度；变形；渗透性 一、引言 近年来，随着我国经济建设的飞速发展，大中城市空间利用率也随之提高，使得建筑物在不断向高处 发展的同时，又逐渐向地下延伸。因此众多的超高层建筑、地铁隧道、地下商场、车库等工程的建设蓬勃 发展，使得深基坑工程的规模和深度都不断加大。因此，关于超深超宽基坑工程的问题层出不穷，也引起 很多研究者的关注。 对于地下水位比较高的沿海城市，超深基坑工程在开挖阶段土体一般都要经历非常复杂的应力路径。 尤其近年来盖挖逆作法的施工方法的优越性在软土地基切地下水位较高的地区体现得越来越明显。这种逆 作法采用从上向下依次开挖和构筑结构体的顺序进行施工。当然无论是明挖法还是逆作法在深基坑施工时 都会涉及反复的降水卸荷过程，而其中的降水过程可以理解成对土体的加荷过程，也就是降水深度内土体 的浮力消失，增加的重量加在下层土体上，而降水之后的开挖过程则是对于下层土体的卸荷。长期的研究 和实践表明，软土在加荷、卸荷路径下的力学性状有着显著的差别，而现有的理论基本上都是以加荷试验 和少量的卸荷试验为依据建立的，对于降水卸荷工程，几乎没有人研究过，因此获得土体在反复降水卸荷 路径下性状参数对超深基坑设计与研究有着十分重要的意义。 二、基坑开挖时的土体应力路径分析 开挖卸荷时的应力路径有多种观点，曾国熙等认为被动区和主动区分别用M、N单元表示，两单元的应 力路径为：单元M，横向荷载不变，竖向卸荷；单元N竖向荷载不变，横向卸荷，见图l(a)。刘国彬等认 为基坑土体的应力状态可以用图l(b)中所示的单元表示：单元A竖向卸荷，同时也横向卸荷；单元B竖向 卸荷，同时横向加荷；单元C竖向荷载不变，横向加荷：单元D竖向卸荷，横向可能加荷或卸荷；单元E竖向 荷载不变，横向加荷；单元F保持原始应力状态，并认为D和E的应力路径相对较为复杂。龚晓南等认为基 坑工程无论是主动区还是被动区， 相对于开挖前的初始应力状态都处于卸荷状态，不存在单元的加荷问题 等。 工业建筑2010增刊 161l 第十届全困现代结构工程学术研讨会 讨W l-) (b) 图1基坑工程示意图 Charles inrelationto W．W．Ng在(Stresspaths deep 质与其当前的有效应力状态和应力历史有关，因此研究开挖过程中由于水平和竖向歇荷引起的有效应力的 改变，对于进一步分析深基坑一些工程问题有很重大的意义。 以上的应力路径分析都没有考虑降水对土体单元的作用，降水过程可以理解成对土体的加荷过程，也 就是降水深度内土体的浮力消失，增加的重量加在下层土体上，因此考虑降水的影响，土体的应力路径将 更为复杂，可以简化为反复的加、卸荷的过程。 三、复杂应力路径对软粘土抗剪强度的影响 魏汝龙在《软粘土的强度和变形》一书提出：由于土体的不连续性、多相性、不均匀性、各相异性和 非理想弹、塑性等，土的强度性质和机理极其复杂。在实用上，软粘土抗剪强度的表达式一般采用库仑定 律为基础： 舒=C+ptg矽 影响抗剪强度指标的因素很多，其中最重要的是排水条件和应力历史。很显然常规试验测出的指标很 难满足一些复杂应力路径下土的抗剪强度。 蔡建，周健在《土的卸载抗剪强度》一文中针对现在工程实践中经常出现的土体卸荷的问题，来研究 卸荷后