各向异性软土深基坑坑底抗隆起稳定性分析

论文摘要

我国东部沿海冲积平原地区多为软土地基,地下水位高、地基土强度低,经常发生基坑失稳事故,坑底隆起破坏是其中常见的一种基坑失稳形式。坑底抗隆起稳定性分析对评价基坑工程安全具有重要参考价值,是软土地区基坑工程设计中的一项重要内容。基坑坑底抗隆起稳定性分析方法很多,根据采用的基本理论可归纳为四大类：极限平衡法、极限分析法、非线性有限元法和可靠度分析方法。现有的坑底抗隆起稳定性分析方法不能全面考虑影响坑底稳定的诸多因素,分析方法在实际工程应用中不灵活,降低了坑底抗隆起稳定性评价结果的准确性。本文首先回顾了国内外关于基坑坑底抗隆起稳定性分析的研究现状,提出了分析中迫切需要考虑土体各向异性以及基坑开挖时空效应的必要性；在此基础上,分析了坑底隆起破坏机理,确定了影响坑底隆起的主要因素；最后,基于Casagrande各向异性强度理论,采用极限平衡方法,针对圆弧滑动破坏模式,推导了坑底抗隆起稳定性计算公式,并对公式进行了基坑开挖时空效应修正,从土体参数、支护结构和时空效应三方面对坑底抗隆起稳定性的影响程度进行了对比分析,提出了坑底隆起破坏灾害预防措施。取得的研究成果主要包括以下几个方面：1.基于土体各向异性特征,采用极限平衡方法,推导了圆弧滑动破坏模式坑底抗隆起稳定性的分析公式,该公式能够从土体参数、支护结构、时空效应等方面对坑底抗隆起稳定性进行分析,考虑因素全面,计算公式简单,经工程验证能够满足基坑工程设计精度要求。2.坑底抗隆起稳定影响因素分析结果表明,土体重度γ减小、内聚力c增大以及内摩擦角φ增大均使坑底稳定安全系数增大,以上三个参数中,内摩擦角φ变化对坑底抗隆起稳定性的影响尤为明显。为了增加坑底抗隆起稳定性,可采用增大墙体插入比D/H、减小最下层内支撑高度H’、减小地面超载q、进行坑底加固等措施。3.坑底抗隆起稳定性分析应考虑土体各向异性特征,当土体重度γ较小、内聚力c较大、内摩擦角φ较小、墙体插入比D/H较小、最下层内支撑高度H’较大、地面超载q较大、加固后土体的抗压强度qu较小以及加固深度d较小等情况时,应尤其注意。4.当基坑开挖形状规则,暴露时间较长时,软土深基坑坑底抗隆起稳定性受基坑开挖时空效应影响较大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容和研究方法
• 2 坑底抗隆起稳定性基本分析理论
• 2.1 极限平衡法
• 2.2 极限分析法
• 2.3 可靠度分析法
• 2.4 非线性有限元法
• 2.5 小结
• 3 基于土体各向异性的坑底抗隆起稳定性分析方法
• 3.1 各向异性强度理论
• 3.2 基于土体各向异性的坑底抗隆起稳定性计算公式
• 3.3 计算公式修正
• 3.4 工程验证
• 3.5 小结
• 4 坑底抗隆起稳定性影响因素分析
• 4.1 坑底隆起破坏机理分析
• 4.2 土体参数对坑底抗隆起稳定性的影响
• 4.3 支护结构对坑底抗隆起稳定性的影响
• 4.4 时空效应对坑底抗隆起稳定性的影响
• 4.5 小结
• 5 基坑坑底隆起破坏预防与控制
• 5.1 坑底隆起破坏预防措施
• 5.2 坑底隆起破坏控制措施
• 5.3 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间主要成果
• 致谢