CN102561293B - 软土深基坑水土压力测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及软土深基坑水土压力测试方法，该测试方法包括以下步骤：(1)测试两个圆形基坑工程现场水土压力，并得到测试结果；(2)分析测试结果，得到实测的圆形基坑土压力分布和变化规律；(3)采用滑移线法推导了可以考虑复杂受力和地质条件的极限土压力，提出了圆形基坑主动土压力的分布模式和计算方法；(4)当圆形基坑的变形较大时，对极限状态下大直径圆形深基坑土压力的变化规律进行研究；当圆形基坑的变形较小时，对非极限状态下小直径圆形深基坑土压力的变化规律进行研究；(5)结合圆形基坑工程现场水土压力的测试结果验证计算理论。与现有技术相比，本发明具有推导了可以考虑复杂受力和地质条件的极限土压力解、适用于任意墙体变形模式、与实际工程吻合较好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试方法，尤其是涉及软土深基坑水土压力测试方法。
背景技术
上海地区已成功采用圆形围护结构的基坑工程包括：人民广场地下变电站基坑、上海彭越浦泵站基坑工程、上海宝钢股份宽厚板轧机旋流池工程基坑、上海环球金融中心基坑。
国内其他地区采用圆形围护结构的基坑工程包括：广东虎门大桥西锚碇基础、武汉阳逻长江大桥南锚碇基坑等。
国外典型的大直径圆形围护结构的基坑工程包括：日本东京丰洲变电所新建工程基坑，日本东京袖开浦LPG地下贮罐、日本东京2000kL LNG地下贮罐基坑、香港环球金融中心基坑等。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于任意墙体变形模式、与实际工程吻合较好的软土深基坑水土压力测试方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：软土深基坑水土压力测试方法，其特征在于，该测试方法包括以下步骤：
(1)测试两个圆形基坑工程现场水土压力，并得到测试结果；
(2)分析测试结果，得到实测的圆形基坑土压力分布和变化规律；
(3)采用滑移线法推导了可以考虑复杂受力和地质条件的极限土压力，提出了圆形基坑主动土压力的分布模式和计算方法；
(4)当圆形基坑的变形较大时，对极限状态下大直径圆形深基坑土压力的变化规律进行研究；当圆形基坑的变形较小时，对非极限状态下小直径圆形深基坑土压力的变化规律进行研究；
(5)结合圆形基坑工程现场水土压力的测试结果验证计算理论。
步骤(4)中所述的极限状态下大直径圆形深基坑土压力是分析针对不均匀堆载、地面倾角-连续墙倾角-墙土摩擦角三者共存的一般状态、地基分层土等的情况，详细分析各种情况下的滑移线场和土压力分布特性。
所述的极限状态下大直径圆形深基坑土压力是通过采用滑移线法推导分析了可以考虑复杂受力和地质条件的极限土压力，提出了圆形基坑主动土压力的分布模式和计算方法。
步骤(4)中所述的非极限状态下小直径圆形深基坑土压力是通过采用非线性有限元对圆形基坑的施工过程进行全面仿真模拟，获取非极限状态下逆作法圆形深基坑在施工过程中的土压力分布和变化情况。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)在国际上首次采用轴对称滑移线法推导了可以考虑复杂受力和地质条件的极限土压力解，提出了圆形基坑主动土压力的分布模式和计算方法。
(2)首次采用轴对称滑移线法，基于动用土压力的概念建立了以变形为基础的非极限土压力理论解，可考虑任意墙体变形模式，并与实际工程吻合较好。
(3)总结了墙体的变形模式和土压力分布的趋势，并建议采用极限位移取0.3％H的理论计算公式。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
软土深基坑水土压力测试方法，在测试前，先对土压力分布和计算方法的文献调研，通过文献调研，分析土压力分布模式和计算方法的理论、测试、试验研究进展情况，总结目前圆形基坑土压力的研究现状，并确定问题关键。
该测试方法包括以下步骤：
(1)测试两个圆形基坑工程现场水土压力，并得到测试结果；
(2)分析测试结果，得到实测的圆形基坑土压力分布和变化规律；
随着基坑开挖深度的增加，坑内土体大量卸荷，围护墙体内外土压力随之发生变化。为分析土压力随开挖深度的变化情况，对上海世博500kV地下变电站圆形基坑所做的现场水土压力测试结果进行整理，分析主动土压力和被动土压力在整个基坑施工过程中的变化情况。同时收集其它圆形基坑的水土压力实测结果，在此基础上总结出圆形基坑土压力和水压力的分布模式。
(3)采用滑移线法推导了可以考虑复杂受力和地质条件的极限土压力，提出了圆形基坑主动土压力的分布模式和计算方法；
(4)当圆形基坑的变形较大时，如支护结构的径向位移大于0.1％的开挖深度时，墙后土体将达到极限状态，此时需考虑极限状态下的主动土压力计算。本发明采用滑移线法推导分析了可以考虑复杂受力和地质条件的极限土压力，提出了圆形基坑主动土压力的分布模式和计算方法。极限状态下大直径圆形深基坑土压力是分析针对不均匀堆载、地面倾角-连续墙倾角-墙土摩擦角三者共存的一般状态、地基分层土等的情况，详细分析各种情况下的滑移线场和土压力分布特性。
当圆形基坑的变形较小时，如支护结构的径向位移小于0.1％的开挖深度时，墙后土体往往难以达到主动状态，此时需考虑非极限状态下的土压力计算问题。本发明基于动用土压力的概念建立了以变形为基础的非极限土压力理论解，并结合工程实践进行验证。
此外，采用非线性有限元对圆形基坑的施工过程进行全面仿真模拟，获取非极限状态下逆作法圆形深基坑在施工过程中的土压力分布和变化情况。
基于动用土压力的概念建立了以变形为基础的非极限土压力理论解，并结合工程实践进行验证。采用滑移线法研究了平移模式的土压力分布，所得非极限土压力解析解可考虑任意的墙体变形模式，结果与实际工程吻合较好。采用非线性有限元对圆形基坑的施工过程进行仿真模拟，获取非极限状态下逆作法圆形深基坑在施工过程中的土压力分布和变化情况。
分析验证非极限状态土压力的计算模式与方法，总结了墙体的变形模式和土压力分布的趋势。理论公式计算结果与实测土压力的对比分析可知，理论方法能较好地预计土压力的分布模式，且极限位移取0.3％H比较合适。
(5)结合圆形基坑工程现场水土压力的测试结果验证计算理论。
非极限状态下圆形基坑土压力理论如下：
经典的朗肯和库仑土压力理论没有考虑到挡墙的位移，它要求墙后土体全部达到极限平衡状态或形成楔体共同运动，亦即挡土墙需要较大的平移位移量。通过对实际工程的监测数据进行分析，可以发现：由于筒形地连墙具有较强的环向支撑作用，墙体位移一般较小，墙体最大位移约为0.05～0.3％H(H为基坑开挖深度)。若采用我国规范规定的极限位移为0.1～0.5％H，可以认为多数情况下墙后土体远未达到完全屈服状态。另外，地连墙的位移模式均非简单的平移模式，多数是凸型或悬臂型位移模式。因此，极限状态主动土压力难以直接应用于实际工程中，发展能考虑墙体位移模式和位移量的非极限状态土压力将具有更强的实用意义。
Claims (2)
1.软土深基坑水土压力测试方法，其特征在于，该测试方法包括以下步骤：
(1)测试两个圆形基坑工程现场水土压力，并得到测试结果；
(2)分析测试结果，得到实测的圆形基坑土压力分布和变化规律；
(3)采用滑移线法推导了考虑复杂受力和地质条件的极限土压力，提出了圆形基坑主动土压力的分布模式和计算方法；
(4)当圆形基坑的变形较大时，对极限状态下大直径圆形深基坑土压力的变化规律进行研究；当圆形基坑的变形较小时，对非极限状态下小直径圆形深基坑土压力的变化规律进行研究；
(5)结合圆形基坑工程现场水土压力的测试结果验证计算理论；
步骤(4)中所述的极限状态下大直径圆形深基坑土压力是分析针对不均匀堆载、地面倾角-连续墙倾角-墙土摩擦角三者共存的一般状态、地基分层土的情况，详细分析各种情况下的滑移线场和土压力分布特性；
步骤(4)中所述的非极限状态下小直径圆形深基坑土压力是通过采用非线性有限元对圆形基坑的施工过程进行全面仿真模拟，获取非极限状态下逆作法圆形深基坑在施工过程中的土压力分布和变化情况。
2.根据权利要求1所述的一种软土深基坑水土压力测试方法，其特征在于，所述的极限状态下大直径圆形深基坑土压力是通过采用滑移线法推导分析了考虑复杂受力和地质条件的极限土压力，提出了圆形基坑主动土压力的分布模式和计算方法。
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