盾构施工对周围土体应力扰动研究综述

随着地下隧道工程的增加,盾构掘进会改变隧道周围土体的应力状态,可能导致变形或沉降。探讨盾构掘进对隧道周围土体应力的影响对未来研究有很大的参考价值。文中总结现有成果,分类分析隧道周围水土压力变化、应力变化的影响因素及围压计算方法。研究表明盾构掘进引起的土压力和孔隙水压力变化具有相似规律,隧道周围应力变化受内外多因素影响,围压计算方法大多基于经验。缺乏全过程施工现场数据和大型模型试验,施工方法及地表荷载、地下水位等外部因素对土体应力的影响尚需深入研究,围压计算方法体系亟待完善。

再论有效应力原理与饱和土静止侧压力计算

笔者引入饱和土给水度参数计算出自由水通道面积,依据绝对水平截面力平衡原理,推导出竖直水土压力计算公式(新有效应力原理)。通过饱和土土骨架受力分析和水土侧压力特点,首次提出饱和土静止侧压力统一计算新公式σ侧=k 0σ′+ku_(水)+(1-k)μu_(水),并提出自由水作用力在土颗粒中的传递率概念。当传递率为1时就是太沙基有效应力原理的水土分算公式,当给水度为0时就是现今的水土合算计算公式。饱和土静止侧压力计算新公式从理论上分析出水土分算与水土合算的正确性。希望能对理论土力学的发展和饱和土静止侧压力计算有所帮助。

考虑渗透性的水-土压力计算方法

在弱渗透性黏性土中,水–土压力的计算采用"水土分算"还是"水土合算"一直是学术界和工程界有争论的问题。上述两种土压力计算方法只考虑了极端情况,没有充分考虑土体的物理特性,计算结果差异很大。笔者根据不同土具有不同渗透性这一基本物理特性,提出考虑渗透性的水–土压力计算方法,该方法概念明确,适用范围更广,可以实现从无黏性土到黏性土的水–土压力计算且具有连续性,最后通过算例验证了该方法的合理性。

水及土压力的实测研究

通过对上海软土地基基坑工程大量的实测土压力、实测孔隙水压力值和实测水位值的分析，阐述了基坑外土压力、孔隙水压力随工况的变化规律。认为软土地区既可采用水土合算，又可采用水土分算。给出了水土合算时的侧压力系数的取值方法；同时提出了水土分算时，土压力与水压力应分别乘以相应的系数，且给出了水压力合理的折减系数ｋｗ值（孔隙水压力与静水压力的比值称为静水压力的折减系数）以及水土分算时的土压力项的侧压力项的系数ｋｓ。

基于广义有效应力原理的水土压力统一计算理论

为弥补水土压力合算与分算之间的跳跃,需要建立水土压力统一计算理论。以理想饱和砂土模型为分析对象,在"非充分浮力"和"充分浮力"概念的基础上,从一个全新的角度阐述了有效应力原理公式的物理本质及推导过程;在此基础上,通过引入折减系数,将适用于饱和砂土的狭义有效应力原理扩展到适用于饱和岩石等孔隙发育不充分介质的广义有效应力原理;在广义有效应力的基础上,以水土分算为基础,推导出了水土压力合算与分算的统一计算公式;为解决统一计算公式中的抗剪强度指标选取问题,依据有效应力强度指标和总应力强度指标,推导了统一抗剪强度指标公式。水土压力统一计算公式理论依据充分、推导过程严谨,实现了水土压力计算结果从砂土到黏性土的过渡,具有很强的理论意义和工程应用价值,可为完善土力学基础理论体系提供参考借鉴。

考虑地下水渗流的基坑水土压力计算新图式

用经典的土力学理论计算基坑的水土压力时所得数值和基坑结构上的实测值相差很大,分析了造成这种差异的最重要原因是地下水渗流对基坑土压力的影响,由此提出了考虑地下水渗透力的水土压力计算新图式。该图式对非均质土层基坑工程及边坡工程均适用。通过实例计算表明,根据新计算图式所求得的水土压力值和实测值基本一致。

基坑支护中水土压力合算与分算的综合分析

分析了水土分算和水土合算的计算方法,并给出了在不同情况下水土分算的合理计算公式.提出了当采用不固结不排水强度指标时的土压力计算方法.通过将这些算法与实际工程的比较发现了“广义”水土合算法的不安全性,并找出了几种合理的算法.

支挡结构上的水土压力特性试验研究

针对当前水土压力计算中很少考虑土自身性质对其影响的研究现状,以自制试验槽为研究工具,通过使用3种不同渗透性土样进行的支挡结构上水土压力测试研究,对比了水土压力实测值和由水土压力分算、水土压力合算得到的理论计算值,分析了孔隙水压力和土压力的变化规律。由试验结果可以得到,由水土压力合算得到结果偏小,但在一定条件下尚可以接受,在发生主动位移情况下墙后土体会产生负超孔压,渗透系数影响着负超孔压的消散和孔隙水压力的传递程度,并进一步影响支挡结构上水土压力的分布情况。由试验结果推知,当土体渗透系数小到一定程度时,水土压力合算的方法是合理的。

大深度地层水土压力计算的影响因素探讨

我国近年迎来了地下空间开发利用的热潮,随着浅层地下的逐步开发,有必要对大深度地下空间的开发利用进行研究,因此就需要弄清楚其水土压力特性,这方面的研究也是国内外所缺乏的。本文大致介绍了目前的研究成果和日本在大深度地层开发中的一些经验,对比分析了国内各地规范关于水土压力的常规计算方法。基于以上内容,探讨了大深度地层水土压力计算时应考虑的重要因素,认为应采用水土分算法,同时考虑应力路径、渗流、超静孔隙水压、蠕变和实际工况等带来的影响。

寻乌离子型稀土矿体抗剪强度特性试验研究

江西寻乌的离子型稀土矿体为属于粉土,是介于砂性土和黏性土之间的一种过渡性土。研究该类矿体的抗剪强度计算方法,对于分析原地浸矿过程的边坡稳定具有重要意义。应用水土分合算理论,引入水压率的概念,从土的微观层面上分析水对矿体强度的影响,设计出一种室内测定水压率的试验装置。测定不同孔隙比下的水压率,采用GDS三轴仪测试总应力指标和有效指标,分别计算水土合算、水土分算和水土统一算法下稀土矿体的抗剪强度。试验研究结果表明:矿体孔隙比越大,水压率越大,饱和矿体的抗剪强度随着水压率的增大而减小;寻乌稀土矿体的水压率值为0.90~0.92;因而,采用水土统一算法计算得到的抗剪强度值与水土分算法的抗剪强度值更接近,与水土合算下的抗剪强度值相差较大。

基坑支护结构上水土压力的分算与合算

基坑支护结构上实测的内力常常远比用经典土力学理论计算的数值小。本文分析了造成这种情况的一些可能的原因 ,在计算方法和水土相互作用机理方面对于水土“分算”和“合算”这一有争论的问题进行了分析和讨论 ,提出了在一定条件下“水土合算”可能有一定微观基础 ,指出这是一个有待于深入研究和探讨的课题。

地下水作用时侧向压力的计算

水土合算方法,未考虑孔隙水对土粒的浮力的影响,侧向水压力不应该乘与之不相干的土压力系数,由此会造成主动土压力偏小,被动土压力偏大;静水压力的水土分算法,在支护结构底端,基坑内外水压力不能平衡,静水压力对土压力贡献过大,造成主动土压力偏大,被动土压力偏小.理论上对水土分算和水土合算两种算法进行了论证,并提出考虑孔隙体积渗流力的水、土分算法.

南水北调中线工程PCCP竖向土压力计算分析

南水北调中线工程采用了双排直径4 m的超大口径PCCP,其中约有40%长度管顶覆土厚度5 m以上,最大设计覆土厚度10 m。文中论述了PCCP在不同铺设方式条件下竖向土压力的计算方法,并以南水北调中线PCCP管道为例,给出不同铺设方式的计算结果及各公式的适用条件。最后将计算值与实测数据进行比较。

土压力计算中几个问题的探讨

针对土压力计算中传统土压力计算方法的适用性问题、考虑墙体位移的土压力计算问题、不同墙体变位模式下土压力计算问题和水土压力的分算与合算问题,进行了详细的分析与探讨.指出基于极限平衡理论的传统土压力理论与实际出入较大,而现有的考虑墙体位移的土压力计算模型,实质是对主动和被动土压力的非线性插值,是对传统土压力理论的修正;条带平衡法能够导出土压力沿墙背的分布解,与考虑墙体位移的土压力模型结合,可综合考虑墙体变位模式与墙体位移对土压力的影响.关于基坑支护结构上的水土压力,对于沙土可采用水土分算法;对于黏性土,宜采用经以塑性指数与液性指数有关的系数修正的混合算法,从而避免出现夸大或低估静水压力的现象.

分注井水嘴直径选择的研究与应用

文章结合现场录取数据 ,建立一套分层测试管柱 ,并讨论了分层注水管柱中压力损失的计算方法 ,分析了分注井水嘴设计的理论模型及水嘴直径设计方法。使用表明 ,水嘴随管柱一次下井 ,其单层配注符合率达到了 80 %以上 ,基本满足了配注要求 ,还大大减少了后期测试调配的工作量 ,提高了测试层段合格率。

深基坑支护设计中的若干问题及新进展

简述了深基坑支护设计理论中所存在的问题 ,并介绍了近十年来深基坑工程的主要研究成果。

浅析“水土合算”

通常挡土墙上的压力应该采用水土分算,但由于诸多影响因素的限制,在有经验的情况下可以采用水土合算法计算挡土墙上的压力。文中全面分析了软粘土地区挡土墙压力计算诸多影响因素,并列举了软粘土地区两项挡土结构压力实测结果。

关于《建筑边坡工程技术规范GB 50330—2013》的讨论

针对《建筑边坡工程技术计规范》(GB 50330—2013)中的一些问题进行了讨论。指出该规范的一些不足、不当及不对之处。指出关于锚杆的抗拉和从砂浆中的抗拔设计应当使用分项系数法,而不是安全系数法;在安全系数法设计中,抗力应使用极限抗力的标准值,而非设计值。该规范所列的一些主动土压力计算的半经验公式,主要是源于无限斜坡的朗肯土压力理论解,但主动土压力的方向不正确,会造成较大的误差。在饱和黏性土边坡的稳定分析中,使用饱和重度与固结不排水强度指标的水土合算是错误的,有害的。

深厚砂层下深基坑施工的实测分析

结合深基坑工程实测数据,详细介绍了深厚砂层地质条件下,深基坑施工给周边环境造成的影响,并分析了深基坑支护结构的受力与变形规律。分析认为,基坑开挖过程中,立柱沉降小,地下连续墙嵌入段水平位移较小。基坑支护结构体系最大内力在砂层底面处附近出现。强风化岩中含有裂隙水将会对基坑支撑受力产生影响,本文应用理正深基坑软件分析手段,分别对强风化岩进行水土分算与水土合算来分析其对支撑内力所产生的影响。水土合算分析结果与工程实测数据比较吻合,表明强风化岩层采取水土合算较为合理,从而为实际工程的设计施工提供一定的理论和计算依据。

基于三轴试验的水-土压力计算

支挡结构物设计时水-土压力的计算方法一直存在争议,分算方法理论机理明确,但孔压难以实测,合算方法适应某些工况,但机理不明。针对运营期内支挡结构物后填土表面短时间施加临时荷载的特殊工况,根据室内三轴UU试验和CU试验间内在联系,提出了通过CU强度包线判定不排水条件下土体所处状态的方法,利用CU强度包线得出骤加荷载时主应力和超孔压计算公式,为特殊工况下支挡结构物上水-土压力计算提供一种新的探讨思路。