基坑开挖过程中诱发的土体超固结特性研究

作     者：张俏楚 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑刚;张锡治

授予年度：2016年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：基坑开挖 三轴试验 回弹 应力路径 超固结 变形特性 

摘      要：随着城市建设的发展,基坑开挖引起的环境效应问题日益显著,研究基坑开挖土体变形特性对于准确估算基坑变形及采取有效控制措施具有重要意义。软土地区基坑施工通常采用分层降水与开挖,基坑降水开挖使得基坑坑底土体经历反复加荷和卸荷,坑底土体产生超固结效应,对坑底土体的变形及力学特性产生影响。本文采用室内试验和数值模拟相结合的方法对基坑开挖不同阶段、不同深度土体的超固结效应进行研究。本文采用SLB-1型应力应变控制式三轴剪切渗透仪模拟基坑分层降水与开挖对坑底以下不同深度土体的影响进行研究,并在应力路径试验之后进行不排水剪切试验。试验结果表明:基坑降水开挖对土体变形的影响随土体深度的增加而减小,本研究针对的工程案例条件下基坑开挖的影响深度约为坑深2.2倍。对于降水路径,第一个降水步产生沉降随着土体深度的增加而减小,表明随深度增加变形模量逐渐增大;变形模量的增大可能与基坑降水引起的欠固结效应有关。对于开挖路径,总回弹值随着土体深度的增加而减小,表明随深度增加变形模量逐渐增大;随着基坑开挖的进行土体变形模量不断减小,土体变形模量的变化与基坑开挖诱发的超固结效应有关,对变形模量和超固结比进行分析可得基坑开挖步的土体变形模量E与1/（OCR-1）之间近似呈线性关系。同时,不排水剪切试验得到的应力-应变关系曲线呈现应变软化特性,体现了基坑开挖过程中诱发的土体超固结效应。基于超固结特性对于坑底土体变形模量的影响,采用PLAXIS软件模拟基坑开挖过程,分析基坑开挖过程中坑底土体、地连墙以及周围地层变形规律,结果表明土体变形模量的减小会使得土体基坑变形显著增大,变形形式也发生变化,在研究基坑变形时有必要考虑基坑开挖过程中诱发的土体超固结特性的影响。基坑开挖过程中诱发的土体超固结效应对土体变形特性产生影响,使得基坑土体及围护结构的变形规律与不考虑超固结效应影响时存在明显差异,在估算基坑变形及制定变形控制措施时,需要考虑基坑开挖过程中不同深度土体超固结特性的动态变化过程,研究基坑不同位置、不同开挖阶段变形随超固结效应的动态变化规律。