水平向渗透系数变化条件下散体材料桩复合地基固结理论研究及分析

建立考虑排水影响区土体水平向渗透系数因施工扰动影响而逐渐变化的散体材料桩复合地基的固结定解问题,并求出其一般解。基于实际工程中桩体施工对扰动区土体水平向渗透系数影响的复杂性,选择排水影响区土体水平向渗透系数沿径向分布的3种特殊情况,给出相应特解。根据解析解结果,通过编程计算,绘制出主要因素对复合地基固结过程的影响曲线图,分析排水影响区土体水平向渗透系数变化对散体材料桩复合地基固结性状的影响。研究结果表明:土体渗透性变化对复合地基固结影响显著,桩体施工对周围土体扰动越大,复合地基固结会越慢;考虑土体水平向渗透系数变化的散体材料桩复合地基固结理论较现有的复合地基固结理论更接近实际情况。

变荷载下散体材料桩复合地基固结研究

研究了复合地基固结问题,给出了变荷载及排水影响区土体内水平向渗透系数沿径向任意变化情况下散体材料桩复合地基固结一般解,讨论了复合地基固结特性。研究表明,水平向渗透系数和加载速率对复合地基固结有重要影响。加载越快,复合地基固结越快,瞬时加载时固结最快;加载越慢,桩径比(n)、扰动区大小(s)和施工扰动程度(ks/kh)对复合地基固结的影响会逐渐减弱。

施工扰动和孔隙水压力对深埋隧洞开挖预留量的影响

为了防止隧道开挖后围岩过度变形后发生侵限现象,需要在围岩与支护结构之间预留合理的变形空间,以允许围岩产生适度塑性变形来充分发挥围岩的自承载能力。以陕西安岚线某在建深埋公路左线隧道ZK86+405断面Ⅲ级围岩作为研究对象,监测了该断面拱顶及各台阶左右侧墙的变形状况。基于现有弹塑性力学理论,建立了地下孔隙水作用下的深埋隧洞围岩弹塑性力学计算分析模型。考虑孔隙水压力与施工扰动对围岩强度及变形的综合影响,推导了施工扰动条件下深埋隧洞开挖后含水围岩应力及位移的解析解。在此基础上,提出了一种含水地层深埋隧洞开挖合理预留量的确定方法。结果表明:施工扰动损伤程度及孔隙水压力大小对隧道围岩径向位移量影响显著,具体表现为围岩径向位移随施工扰动损伤程度及孔隙水压力大小的增加而快速增大;运用上述理论成果确定安岚线某在建深埋公路左线隧道开挖后的合理预留量为110 mm,现场监测结果表明拱顶下沉总量为90 mm,上、中、下台阶左右侧墙的水平收敛总量分别为143,179 mm和165 mm;隧道围岩变形量未超出开挖预留量设计值,围岩未发生侵限现象,确保了该隧道的安全快速施工,对于隧道快速施工及日后安全运营均具有十分重要的现实意义。