浅谈考虑时间与小应变的地铁深基坑变形及土压力的研究

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1、同济大学博士学位论文考虑时间与小应变的地铁深基坑变形及土压力的研究姓名：汪中卫申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：侯学渊20040417摘要本文研究以上海地铁深基坑工程为背景，围绕软土地区地铁深基坑的受力与变形的一些影响因素进行了探讨与分析。本文首先从天然沉积的软土存在各向异性这一基本现象出发，考虑弹性条件下的士体各向异性和各向异性引起的屈服面形状的偏转。并在此基础上通过各种典型的试验路径路径积分，从而对不同试验条件下的土体参数大小进行了探讨。在考虑KO固结的各向异性模型基础上。通过对Si

2、ngh-Mitchell蠕变方程中的剪应力水平的重新定义改进了Sing,h-Mitchell蠕变方程。结合BjeITUrN模型的时间线及Yin模型的等效时间概念，基于pm，6m(出m)，fe唯一对应的原则，采用非相关联流动法则，通过体积蠕变计算所得的等效时间采用改进的Singh-Mitchell蠕变方程计算相应的剪切蠕变。同时进行了模拟基坑主动区的开挖卸荷行为的典型的多级卸荷螨变试验研究，与前期常规三轴蠕变试验得到的试验参数进行对比。并将本文的计算方法与相应的蠕变变形试验结果进行了比较，计算结果

3、在很大程度上与试验结果相吻合，从而验证了本文计算方法的可行性。通过对上海软粘土的典型应力路径进行的小应变的试验研究发现上海软粘土亦具有明显的小应变特征，在小应变范围内其刚度(模量)值在小应交范围内有着非常显著韵变化，与国际上已有关于其它粘土的试验结果在变化趋势上基本一致，显示小应变研究对上海软粘土中基坑工程研究具有非常现实的意义。结合宜山路车站基坑工程实例，进行了实测数据分析及考虑小应变的Brick模型进行了数值分析。实测数据显示，与世界范围内其它工程实例相比较．在上海地区实测墙体变形明显偏小，

4、其原因与按照时空效应的分层分小块的快速开挖、基坑的坑底加固以及钢支撑的预加轴力等特殊因素有关，实测的初始土压力与Jaky公式计算的静止土压力并不一致，只有实测值的变化量可以通过挡墙的变形特点给出含理的解释。同时数值分析结果显示采用Brick模型分析得到的各项归一化的变形与压力与实测结果有着良好的一致性，模型计算结果能够基本反映出地表沉降轮廓线，沉降槽的位置与上海地区经验公式及Clough(1997)的沉降分布模式差别不大，计算所得出的基坑回弹在变化规律基本上与其它工程实测结果相一致，总的来说，±

5、体的归一化刚度从基坑开挖开始的高值逐渐降低到开挖结束时一个相对较低值，在整个开挖过程刚度的变化非常明显。关键词：萋坑、各向异性、蠕变、等效时间、小应变、Brick模型ABSTRACTThepaperdiscussesandanalyzessomefactorsaffecting翻押潞anddeformationofexcavationinsoRclayontheback掣'oundofdeepmell,oexcavationinShanghai．Thepaperconsiderselastica

6、nisotropyandrotationofyieldinglocusinducedbyanisotropybasedonexistinganisotropyofnaturalsoRclay,anddiscussesthesoilparametersundervarioustestconditionsbyintegratingalongcorrespondingtypicalstresspath．Onthebasisofaniso_IropicmodelconsideringK0consolid

7、ation,thep郇mimprovesSingh-Mitchailcreepequationbym-definitionofstresslevel．AccordingtothetimelineconceptionofBjerrumModelandequivaiemtimeofYinmodel，thecorrespondingequivalenttimecanbecalculatedbasedontheprincipleofuniqueparallelism，andthenthecalculat

8、ingequivalenttimecanbeusedtocomputeshearcreepratebyimprovingSingh-Mitchellcreepequation．Itisfoundthatthecalculatingresultsaccordwiththeonessourcingfromthetriaxialcreeptestatcertaindegree，itprovesthatthecalculatingmethodisreasonable．Itisfoundthatshang