基于修正关口-太田模型的归一化变形量开挖边坡失稳判据

由于普通土体本构模型不能反应土体初始应力状态及开挖应力路径,在进行有限元计算时得到的特征点位移也会与工程实际有偏差。选用可以对开挖前边坡土体的初始K0应力状态以及开挖应力路径进行合理描述的修正关口太田模型,对开挖边坡进行有限元计算。根据位移突变判据,采用单因素敏感性分析,对54例简单边坡进行有限元计算,得出与边坡位移量呈正、负关联的基本参量。利用灰色关联分析方法,首次同时考虑了土坡几何参数、物理参数、本构模型等基本参数,将边坡的变形量进行归一化处理,构建以变形量为基础的归一化失稳判据Fu及警戒位移值U1′,从而可以通过实时监控边坡位移及时给出滑坡体的安全性评价。

土体各向异性弹塑性模型的改进

指出剑桥模型不能反映具有初始各向异性的天然地基的变形特性;关口太田模型通过采用新的应力比,能从一定程度上反映初始各向异性。在修正剑桥模型和关口太田模型的基础上,对p-q平面上的硬化轴和屈服轨迹形状再次调整得到改进模型。分别采用剑桥模型、修正剑桥模型、关口太田模型及修正关口太田模型对地基变形进行有限元数值分析,在计算结果的基础上对各种模型所形成的柔度矩阵进行比较,验证了改进模型的有效性。

关于土体各向异性弹塑性模型的讨论

用剑桥模型和关口太田模型对偏载作用下的地基变形进行了有限元数值模拟,并结合真三轴试验成果比较分析了这2种模型柔度矩阵的特点.结果表明,这2种模型均不能合理地反映复杂应力状态下的土体应力各向异性.建议通过复杂应力条件下不同应力路径的真三轴试验,建立合理的各向异性屈服准则,进而建立各向异性非线性弹塑性模型.

考虑开挖应力路径深基坑顺逆结合施工支护变形分析

为减少地下空间开发时对周围环境的影响,软土地区深基坑工程施工中需严格控制支护变形。以长江漫滩软土地区某深基坑开挖工程为依托,针对原状土样,开展考虑基坑开挖过程的典型应力路径试验,分析土体开挖条件下的应力变形规律,确定关口太田本构模型的计算参数。建立考虑施工过程的三维有限元模型,分别对顺作法、逆作法和顺逆结合法进行数值模拟,分析顺逆结合法的基坑位移,将顺逆结合法的支护结构、基坑土体变形计算值与实测值进行比较,分析并对比3种不同施工方法对地连墙水平位移、坑周土体变形位移、施工工期的影响。相对顺作法和逆作法,顺逆结合工法能控制长江漫滩软土地区基坑变形,并具有工期和施工成本优势。