受承壓水作用的軟土基坑突涌破壞機理及判定方法.pdf

1、近年來隨著基坑開挖深度的增加，基坑突涌問題已逐漸成為業(yè)內(nèi)關注的焦點。但是，由于缺乏合理的理論指導及其本身的復雜性，對于如何判定基坑抗突涌穩(wěn)定還沒有統(tǒng)一的認識。本文以上海世博軸深大基坑工程為背景，主要研究軟土地區(qū)承壓水基坑的突涌破壞模式及作用機理，并在此基礎上尋找基坑抗突涌穩(wěn)定的判定方法。主要研究內(nèi)容和研究成果如下：
　　 (1)利用改進的L-30型離心試驗機，進行了不同隔水層、不同坑內(nèi)樁基類型和平面布置等對突涌穩(wěn)定影響的試驗研究

2、。試驗結果表明，軟土地區(qū)承壓水基坑突涌破壞模式主要有三種，即接觸面涌水涌砂破壞、整體頂升破壞和表面砂沸破壞。
　　 (2)根據(jù)離心模型試驗結果及理論分析，揭示了承壓水基坑發(fā)生三種突涌破壞模式的力學機理，即隔水層土體與地下結構接觸面發(fā)生水力劈裂、接觸面或附近土體發(fā)生剪切破壞以及隔水層土體發(fā)生復合的拉剪和剪切破壞。
　　 (3)基坑內(nèi)隔水層在開挖卸荷和下部承壓水壓力作用下，表面土體會出現(xiàn)拉應力。通過分析認為土體在內(nèi)部出現(xiàn)拉應

3、力時的破壞為“拉剪破壞”，且破壞準則符合摩爾一庫倫準則；在此基礎上，提出了利用常規(guī)剪切強度指標(c和ψ)及土體的單軸拉伸強度(σ1)來確定拉剪強度指標(cL和ψL)的方法；根據(jù)上海④層淤泥質(zhì)黏土的特性，利用自行設計的擠出拉伸試驗裝置，得到了其在特定條件下的拉剪強度指標。
　　 (4)根據(jù)離心試驗和室內(nèi)模型試驗結果，定量分析了隔水層性質(zhì)、樁基類型及平面布置、基坑平面尺寸對突涌穩(wěn)定的影響。結果表明：上海地區(qū)④層灰色淤泥質(zhì)黏土層較易發(fā)

4、生整體頂升破壞，而⑥層暗綠色粉質(zhì)黏土層發(fā)生表面砂沸破壞的概率較大；坑內(nèi)存在樁基時，基坑主要發(fā)生接觸面涌水涌砂破壞；在保證灌注樁施工質(zhì)量以及預制樁與周圍土體充分固結情況下，樁對基坑抗突涌穩(wěn)定性具有積極的作用；基坑平面尺寸對其抗突涌穩(wěn)定具有明顯作用。提出將隔水層、樁基和圍護結構作為一個系統(tǒng)來分析基坑的抗突涌穩(wěn)定，且將影響基坑抗突涌穩(wěn)定的因素分為系統(tǒng)強度和系統(tǒng)剛度。
　　 (5)在離心試驗基礎上，結合有限元數(shù)值模擬，對基坑發(fā)生整體頂升

5、破壞時的破裂面形式進行了研究，建立了破裂面形式與接觸面強度指標之間的關系；在此基礎上，通過理論推導得到了基坑發(fā)生整體頂升突涌破壞的定量判定方法；根據(jù)承壓水基坑突涌破壞機理及土體的拉剪強度指標，推導了基坑發(fā)生表面砂沸突涌破壞的判定公式。
　　 (6)基坑開挖過程是土體的卸荷過程，而土體在卸荷過程中是普遍存在殘余應力的。在既有試驗成果的基礎上，建立了開挖卸荷引起坑內(nèi)土體殘余應力的簡易計算公式，提出了被動區(qū)土壓力、土體強度以及土與地下