卸荷路径下软土力学性状的试验研究及基坑开挖对临近桩基影响的分析

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1、天津大学博士学位论文卸荷路径下软土力学性状的试验研究及基坑开挖对临近桩基影响的分析姓名：颜志雄申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：郑刚20061201中文摘要当前，天津市区的城市建设正处于高速发展阶段，出现了一大批有影响的深基坑工程。对于这些重大的基坑工程，延用传统的以常规加荷试验结果为基础的工程设计计算方法是不合适的，因此，迫切需要引入考虑土体卸荷应力路径影响的设计计算方法，以指导设计和施工。另外，随着基坑规模和深度不断加大，由此产生的城市环境岩土问题成为工程建设中的重点难点问题。尤其是基坑开挖引起的土体位移对临近建筑物桩基的影响越来越得到工程界的重视。因此，本文在总

2、结以往研究成果的基础上，以天津市区基坑工程为依托，开展了以下几个方面的工作：1．根据试验需要，研制了能够满足试验需要，具有较好的稳定性、精度和可操作性的应力一应变联合控制式三轴试验仪。2．根据基坑开挖施工过程中主动区、被动区土体所经历的应力路径特点，按不同卸荷应力比确定试验方案。针对天津市区第一海相层粉质粘土，进行了一系列凰固结排水卸荷试验，定性地分析了基坑开挖卸荷应力路径下土体的变形特性，表明，天津市区软土的应力一应变关系与应力路径密切相关，应力一应变曲线为双曲线形式，对于同一类应力路径试验可以用固结围压归一化。通过对卸荷应力路径下土体卸荷模量的分析，发现卸荷模量远大于加荷

3、模量，而且随着应力路径和固结围压的变化而变化。3．通过数值计算确定主动区、被动区典型部位土体经历的应力路径，并以此作为试验依据，针对天津市区第一海相层粉质粘土，通过一系列特殊三轴试验、常规三轴试验，对比分析了不同试验条件下土体抗剪强度指标的不同及其变化规律，表明土体的总应力强度指标与应力路径密切相关，-常规三轴试验测得的内摩擦角明显小于蜀固结条件下主动区、被动区排水卸荷应力路径下的结果，而各种试验路径下土体的有效应力强度指标基本相等，说明应力路径对有效应力强度指标的影响不大。4．以天津市区某基坑工程为例，从现场实测和数值模拟两个方面研究基坑开挖对临近桩基的影响：发现了当排桩桩

4、间距较大时，其后止水帷幕的水平位移可能大于排桩水平位移的重要现象；讨论了桩基和基坑间距、桩基刚度、桩头荷载和桩基顶部约束条件等对桩基附加弯矩、位移的影响，并进行了评价分析，以期为有关的设计和施工提供参考。关键词：基坑卸荷应力路径变形特性强度特性临近桩基ABSTRACTNowadays，urbanconstructionsofTianjinaredevelopinggreatly．Agreatdealofdeepexcavationengineeringhasbeencomingfordl．Totheseprojects，it’Snotappropriatetodesignby

5、conventionalmethodbasedontriaxialcompressiontests．So，thedesignmethodbasedonunloadingstresspathstestsshouldbeadopted．Inaddition，thegeo-environmentalproblemsbecomemoreandmoreimportantindesignandconstructionofsubstructureswiththescaleanddepthofexcavationincreasing．Especially,thepileresponsedue

6、toadjacentexcavation-inducedsoilmovementsgetsmoreandmoreattentionsfromtheengineer．OnthebasisofthepresentresearchonexcavationandtheneedsofengineeringpracticeinTianjincity,themainworkofthisthesisisasfollows：1．Inordertosatisfytheneedsoftests，thetriaxialmeasurementsystemassociatedcontrolofstres

7、sandstrainisdevelopedandadoptedtoinvestigatetheMechanicalpropertiesofclayunderspecialstresspaths．Thetechniquehasbeentestifiedtobeavailable，accurateandeasyoperation．2．Basedonsummarizingstresspathsunderunloadingstateduringexcavation，thetestingstresspathsal