论文部分内容阅读
黄土具有明显的结构性,水敏性强,其特殊的物理力学特性导致其基坑开挖土体响应与软土地区存在差异,套用软土地区经验增大了工程安全风险。基于黄土特殊物理力学性质,研究黄土地区基坑稳定性,有利于提高黄土地区基坑安全。本文通过理论分析、实验研究、数值模拟等多种研究手段,对某Q3黄土地层圆形深基坑稳定性开展了探索研究。论文的主要工作如下:①开展了某Q3黄土地层土体物理力学参数试验研究。1)开展了较大样本数量的某Q3黄土的常规土工试验,完成了试验数据的概率统计分析,获取了该地层一定空间内土体物理力学指标的可靠参数。2)分析了考虑基坑开挖卸荷应力路径和常用土工试验试样应力状态,开展了某Q3黄土的常规三轴压缩试验和侧向卸载应力路径三轴压缩试验,研究了基坑开挖卸载对土体力学性能的影响。分析表明,基坑开挖卸载导致土体抗剪强度参数明显降低:土体粘聚力下降约32.8%,内摩擦角下降约41.5%;同时,土体破坏的主应力差平均降低约50%。3)以无支护直立开挖5m深平面模型基坑为例,采用FLAC3D进行的分析表明,基坑开挖卸荷导致基坑稳定安全系数降低了约35%。②基于Mohr-Coulomb假设,采用极限平衡分析、塑性极限分析和数值模拟等手段分析了圆形基坑拱效应,探讨了圆形基坑无支护直立开挖临界高度确定方法。1)基于解析分析获得了直线滑裂面假设条件下的基坑无支护直立开挖临界高度表达式,计算获得了某黄土地层基坑无支护直立开挖临界高度。2)通过数值模拟分析了圆形基坑三维模型和平面模型下的无支护直立开挖临界高度,研究了无支护直立开挖临界高度与开挖半径的关系,结果表明圆形基坑具有明显的空间效应,开挖半径越小,圆形基坑拱效应越明显。3)探讨了以FLAC3D数值模拟为基础的圆形基坑直立开挖临界高度确定方法:综合考虑基坑开挖土体卸荷、地面荷载以及圆形基坑“拱效应”对直立开挖临界高度的影响,确定临界高度安全系数,从而最终确定临界高度。该方法计算表明该黄土地层中开挖半径10m基坑无支护直立开挖临界高度不宜大于7.6m。③采用FLAC3D数值模拟分析了某黄土地层圆形深基坑分层分部开挖支护过程,基于塑性区、剪应变增量及位移分布规律研究,研究了某土钉支护参数下的直径10m深18m圆形基坑稳定性,可供类似工程参考。