基坑工程坑壁水平应力竖向分布规律的理论探讨.pdfVIP

98啊圈■圈里!!!!!!!!!!!!!!!!!!!旦兰l 基坑工程坑壁水平应力竖向分布规律的理论探讨 ●姜晨光 彭建国 摘要：以地球物理学基本理论为指导，根据地球重力场的特点，探讨了基坑工程坑壁侧压力及应力来源(即水平地应力)，指出地应 力产生的主要原因在于重力(即地心引力)。重力不仅可以产生竖向地应力，而且还可产生水平地应力。给出了重力所致水平地应力的科 学表迭方式。提出了基坑工程坑壁御压力及水平应力计算的一种新方法，找出了基坑工程坑壁水平应力的竖向分布规律(与实际情况基 本吻合)，基坑工程坑壁水平应力计算公式。 关键词：基坑工程 坑壁侧压力 计算 地应力 水平地应力 起因 科学表达 计算方法 1引言 到土的应力——应变关系数学模型选择及 后来，人们认识到要正确的获得地应 目前，基坑工程坑壁侧压力计算采用 计算参数选用的合理性问题，因此，计算效 力就必须进行地应力测量，为此，人们研究 的方法主要有经典的朗肯土压力理论、经 果也不很理想。 出了许多地应力测量方法(象扁千斤顶法、 典的库仑土压力理论、有限差分法、有限单 为了较准确地确定基坑坑壁土压力， 刚性包体应力计法、水压致裂法、声发射 元法，等。 人们往往采用理论计算与实际经验相结合 法、全应力解除法、局部应力解除法、松弛 库仑土压力理论是法国科学家库仑 的办法进行。笔者在十余年的基坑工程实 应变测量法、孑L壁崩落测量法、物探法、孔 (C．A．deCouIomb1736—1806)于 践中，根据地球物理学的基本理论，从地球 径变形法、孔底应变法、孔壁应变法、空心 1776年提出的一种土压力计算理论，库仑重力场的观点出发，提出了基坑工程坑壁 包体应变法、实心包体应变法等)，这些方 土压力理论是取墙后滑动楔体进行分析 侧压力主要来源于水平地应力的观点，并 法测出的地应力与实际地应力问总存在一 的，它有三个基本假设，即：(1)挡土墙为依此为基础，提出了一种基坑工程坑壁侧 定的差距，如何才能以最简捷的方法获得 刚性，墙后填土是均质无粘性土：(2)当挡压力计算的新方法，初步找出了基坑工程 地应力值是笔者十余年来一直在潜心探索 土墙墙身向前或向后移动，墙后填土沿墙 坑壁水平应力的竖向分布规律，并在实际 的重要问题之一。 背面和土中某一平面即将发生整体滑动时 工程中进行了应用，取得了良好效果，故特 地应力产生的原因是什么至今仍在困 (即墙背面和土中滑动面都达到极限平 撰此文。 扰着地学界，人们一般认为地应力的形成 衡)：(3)滑动楔体为刚体(不考虑它内部 2地应力问题溯源 主要与地球的各种动力运动有关，这些运 的应力和变形条件)，根据滑动楔体的静力 地应力(也称岩体初始应力或叫绝对 动包括大陆板块边界受压、地幔热对流、地 平衡条件解算出作用于墙背的土压力。 应力、原岩应力)是存在于地层中的未受工 球内应力、地心引力、地球旋转、岩浆侵入、 朗肯土压力理论是英国工程师朗肯 程扰动的天然应力，是导致岩土(石)工程 地壳非均匀扩容以及温度不均、水压梯度、 John Rankine，1820— (WiI|IanMacquorn 变形与破坏的根本作用力，也是岩土(石) 地表剥蚀或其他物理化学变化，并且认为 1872)于1857年研究并提出的，他是以半工程设计的重要依据。 构造应力场与重力应力场是地应力场的主 无限体内各点都达到极限平衡状态时最简 1912年瑞士地质学家A．Heim首次提要组成部分。在浅层地壳地应力是一个具 单的极限应力状态为依据导出的计算土压 出了地应力的概念，并提出了地壳中任意 有相对稳定性的非稳定重力场，是时间及 力公式，朗肯土压力计算理论也有三个基本 一点的应力在各个方向上均相等、均等于 空间的函数，经常受到各种地质要素的干 假定，即：(1)挡土墙置于半无限体中，墙背单位面积上覆岩层的重量的观点(即海姆 扰(比如地形、地表剥蚀、风化、岩体结构特 是垂直的，它与填土之间没有摩擦力；(2)静水压力