超期服役粉细砂基坑支护稳定性研究

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近年来,西部大开发建设正在高速进行,在工程建设基坑开挖过程中遇到了诸多由粉细砂特性引起的工程问题,如长期暴露后粉细砂卸荷边坡的稳定性与治理措施问题。国内外已经开展了许多粉细砂边坡的稳定性与治理措施研究,但是,对于粉细砂边坡在“长期卸荷”条件下的变形机理、稳定性计算方法以及治理措施研究鲜有报道。因此研究超期服役粉细砂基坑支护稳定性计算方法、超期服役基坑支护加固措施及超期服役基坑重利用,具有十分重要的工程应用意义。本文研究了粉细砂边坡在“长期卸荷”条件下的变形机理,通过数值仿真模拟,研究了原粉细砂基坑边坡支护结构在超期服役条件下的受力与变形特性,并根据计算结果提出二次支护措施,使超期服役基坑支护结构能满足基坑二次利用安全性要求。主要研究成果如下:(1)通过查阅相关资料,总结目前关于粉细砂地基长期强度与变形的研究,从粉细砂地基强度与变形特性、粉细砂基坑支护结构长期稳定性等方面入手,建立本文所需的计算理论和模型。(2)长期暴露后粉细砂基坑放坡开挖段边坡稳定性研究。主要从粉细砂性质、粉细砂基坑变形研究方面,对研究粉细砂边坡经过长时间侧向卸荷后的稳定性做出预测模型,得到超期服役之后粉细砂强度参数,并根据此强度参数对边坡进行数值模拟,以此得到考虑时间因素的超期服役粉细砂边坡侧向变形量,提出进一步加固措施,使开挖边坡稳定性满足基坑再利用要求,为超期服役粉细砂基坑边坡侧向变形量预测及二次支护方式提供参考。(3)选取合适的数值仿真模型,将Mohr-Coulomb模型与Drucker-Prager模型做对比,提出两种模型的优缺点,并得到两种模型的相互转换方式,为通过土体蠕变效应模拟护坡桩超期服役状态做理论准备。(4)考虑粉细砂蠕变效应的超期服役护坡桩支护结构稳定性研究。以前文得到的粉细砂长期强度为基础,选取强度参数,建立数值分析模型,从超期服役护坡桩结构侧向变形沿深度的变化、不同深度处侧向变形与时间的关系等方面,通过不同开挖深度等方面的对比,对超期服役护坡桩结构变形做出综合性评价。在此研究基础上,提出护坡桩和桩后地表加固措施,减缓护坡桩变形,使该段边坡可以满足基坑重新利用安全性要求。(5)将基坑开挖看做均布卸荷,在前文数值模拟结果的基础上,考虑粉细砂蠕变效应,从基坑底一点随时间回弹量变化研究等方面,对粉细砂基坑底回弹量做出综合评价,从数值模拟的角度为粉细砂基坑开挖卸荷量的确定提供思路。
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