非饱和土土压力理论在盂县基坑工程中的应用

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按照经典土压力理论进行基坑支护设计,非饱和土地区基坑支护结构实测位移通常远小于设计值,其中一个重要原因是未考虑非饱和土基质吸力影响而导致抗剪强度指标偏小。本文针对山西盂县某基坑工程实例,基于文献数据推算其非饱和黄土水-土特征关系曲线,并将得到曲线与63条黄土水-土特征关系曲线所形成的数据库曲线进行比对以验证其正确性。应用非饱和土理论,考虑基质吸力对非饱和土抗剪强度值的影响,沿用规范方法计算支护结构主动和被动土压力,并比较选用两种非饱和土处理方法进行计算比对,对设计结果进行校核。为验证理论的正确性及对不同施工方法的通用性,依据河道两岸荷载分布情况选取坑边超载较小的两工段,设计并施工灌注桩和SMW工法桩进行试验,并连续监测位移控制点位移情况。经比对:采用非饱和土抗剪强度设计所得支护结构受力和变形远小于规范方法计算结果,且更接近于实测值;进一步分析了非饱和土饱和度变化对本工程支护结构受力和变形的影响,得到饱和度与弯矩及位移的拟合曲线;在实际工程分析及整理过程中发现两种非饱和土处理方法的内在联系,严格证明了总粘聚力法非饱和土处理方法与卢宁吸应力法非饱和土处理方法完全等效。并提出基于现行规范应用非饱和土抗剪强度值进行基坑设计的流程供参考。基于部分试验段中基坑上侧存在土坡情况而造成理论分析与实际位移有出入的问题;更进一步分析了坑边非饱和土坡对支护结构土压力的影响;建模分析了坡壁挖槽状态下土坡最大自平衡宽度并与估算公式进行对比,提出3种理论工况并应用PLAXIS 3D进行有限元模拟,通过有限元模拟与理论结果的对比,验证理论正确性的同时证明了采用此理论可进一步降低支护结构的内力及位移。
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