钻孔灌注桩结合内支撑深基坑结构体系的受力与变形数值模拟分析文献综述

 2022-10-25 11:01:55

文献综述(或调研报告):

基坑工程的研究现状

引言

深基坑工程的土体开挖施工能改变土层中的应力场分布,引起土体的应力和位移变化。土体的应力和位移变化会对所开挖基坑周围的地下管线和建筑物等造成不良影响;如果基坑工程的施工扰动不能得到有效控制,不但影响基坑工程施工,而且也会影响周边建筑物的安全,对我们的生命和财产造成威胁。因此深基坑工程的稳定性研究一直是国内外研究的热点问题。随着理论知识和测试仪器及机械设备的发展,基坑工程的稳定性研究也得到了完善。以下是国内外学者对基坑理论、实验及数值模拟的研究现状。

1、理论研究

国内外学者很早就开始了对基坑变形性状的研究,Peck[1] 在第九届国际土力学与基础工程会议的报告上,根据美国芝加哥、挪威奥斯陆等地的现场地表观测资料,给出对不同土层分析桩墙后地表沉降和沉降范围的经验关系曲线以及相应的经验估算方法。Clough[2] 对某些在粘性土中的开挖工程的现场观测资料进行了分析, 发现在普通的施工条件下,墙体最大侧向位移与基坑的抗隆起安全系数之间存在着某种确定的关系。Potts[3] 利用弹塑性有限元比较分析了单支点挡墙在墙前开挖和墙后填土两种情况下墙后土体位移场和挡墙本身的变形和弯矩,并重点分析了侧向系数K0的影响,表明K0对开挖造成的墙后土体位移影响比较大,还将计算结果同极限平衡法得到的挡墙弯矩做比较,得出以下结论:有限元在K0较低情况下所得墙体弯矩和支撑轴力值较极限平衡法所得结果低,而在K0较高情况下,恰好相反。

国内侯学渊[4]利用基于非线性的固结理论的有限元与无限元相耦合的计算方法,结合工程实测资料,把墙体变形模式分为抛物线和三角形两种,并给出了相应的估算地表沉降经验公式,目前,该方法被广泛的应用于上海及其它软土地区。李冰河、应宏伟[5]等研究了开挖形状、支撑刚度、挡墙刚度和土的力学性质等对土体沉降的影响。杨光华、李广信[6]依据广义位势理论指出传统本构理论在表述土的本构关系方面的局限,提出根据广义位势理论建立土的本构模型及其有点。俞建霖、龚晓南[7-11]研制了考虑施工过程及土与围护结构相互作用的适用于基坑工程的三维有限元分析程序,并据此对基坑开挖引起的地表沉降、基坑底部隆起、围护结构位移等变形特性进行了研究。

2、试验研究

土体在加荷和卸荷作用下会表现出的特性有显著的不同,关于土体在加荷条件特性的理论研究是许多学者关心的重点,并取得了一些重要的成果,但是随着岩土研究领域的深入,以往被忽视的卸荷效应也逐渐得到重视,为此众多学者开展了一些研究,并希望建立一个能够满足卸荷条件的土体本构模型。Lade 和 Duncan[12] 对砂土进行试验分析,发现在初始应力状态与试验结束时应力状态相同但应力路径不同的情况下,得到不同应力和应变关系。

国内学者也在此方面进行过研究,刘国彬、侯学渊[13]通过不同类型的卸荷试验,研究了上海地区具有代表性的原状软土,发现软土的应力-应变关系与应力路径密切相关,并给出了考虑应力路径影响的卸荷模量计算公式。张培森[14]利用英国 GDS 公司生产的三轴测试系统对基坑开挖过程中土体卸荷的应力路径进行了试验研究,研究了在不同初始有效应力、不同应力路径条件下土体卸荷的体积变化规律。王成华[15]等指出普遍存在于土体中的应力-应变关系转型现象,并针对砂土给出了一个应力-应变关系模型。

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