建筑物掏土纠倾法单孔与多孔塑性区特性研究及工程应用

在建筑物水平掏土纠倾工程中,掏土孔间距是影响纠倾工程安全与工期的重要因素。为了快速准确地确定纠倾工程中的水平掏土孔间距,研究了单个掏土孔和多个掏土孔情况下孔周边土体塑性区发展特性。利用土体塑性力学分析计算得到了单孔下的孔周土塑性区半径,而后通过有限元模拟得到孔周土体塑性区半径的数值解,将孔周塑性区半径解析解与数值解进行了对比。并通过有限元数值模型研究了多个掏土孔相互影响情况下的塑性区发展规律,以孔间土体塑性区贯通时的距离作为掏土孔间距。考虑土体参数随机特性的影响,研究不同上部荷载作用下掏土孔间距的取值变化规律,上部面荷载与地基承载力特征值比值用p表示,孔间距与掏土孔直径比值用n表示。研究发现:多孔塑性区半径(孔间塑性区贯通时)是单孔塑性区半径的1.3倍左右;标准化荷载p与孔间距比值n二者呈线性关系;通过不同土体参数及上部荷载的不同情况下的p-n曲线,给出了掏土孔间距建议值。同时,将研究结果与三个实际工程进行对比,发现p-n曲线法与实际结果更为接近。

基于土极限应变的建筑物纠倾方法模拟与工程应用

水平掏土法是建筑物纠倾常用方法之一,确定临界掏土孔间距是建筑物安全平稳回倾的关键,其与土体性质、上部荷载等因素有关,目前主要依靠工程经验确定。针对建筑物掏土纠倾法,采用有限元极限分析方法,将土体极限应变作为破坏准则,并通过立方体模型数值分析得到土体极限应变值,超过极限应变定义为土体破坏。在此基础上,通过数值分析研究了工程中常见的粉土和黏土在不同土体参数、上部荷载和掏土孔间距等情况下,掏土孔周边土体应变达到并超过极限应变的演化过程,得到孔间土体的破坏面首先在孔侧边出现而后在孔间土体发展,将掏土孔间土体破坏面贯通作为纠倾极限状态,得到了不同土体参数和上部荷载情况下掏土孔间距建议值。最后将上述方法应用于对3个实际纠倾工程的掏土孔间距进行计算,结果表明,分析所得孔间距与实际工程的掏土孔间距较为接近。