基于尖点突变理论和R/S分析的基坑安全性评价及事故处理措施研究

为准确评价基坑坍塌后的安全性,该文以尖点突变理论和R/S分析为理论基础,构建了暗挖地铁基坑坍塌后的安全性评价模型。首先运用尖点突变理论分析了地表路面及近接建筑物的稳定性现状,再利用R/S分析判断各监测对象的变形发展趋势,以评价后期的基坑稳定性;最后,结合安全性评价结果及工程实际,对坍塌事故处理的加固措施及开挖方案进行研究和设计。实例研究表明：各地表路面、近接建筑物变形监测点的突变特征值均大于零,说明坍塌后的基坑处于稳定状态,具较好的安全性;且各监测点的Hurst指数均大于0.5,说明各监测点的累计变形仍将持续增加,但变形速率趋于减小,即基坑变形趋于稳定;同时,在坍塌体开挖处理过程中,应事先采取相应的加固措施,以保证安全施工;不同部位的开挖方案都应有针对性的设计,并加强监测,为合理制定保护措施提供依据。     

基于准粘聚力理论的加筋土挡墙土压力分析

考虑拉筋存在的影响,对不同破坏形式下的加筋土强度理论进行探讨,应用准粘聚力理论,提出两种不同破坏形式的加筋土挡墙墙背土压力计算公式。研究结果表明：拉断破坏下的加筋土粘聚力具有增量;粘着破坏下的加筋土内摩擦角具有增量;所提出的加筋土挡墙墙背侧向土压力比经典土压力和变系数法都小;不管是拉断破坏,还是粘着破坏,加筋土挡墙侧向土压力都随拉筋垂直间距增加而增加;拉断破坏下,加筋土挡墙侧向土压力随拉筋抗拉强度增加而减小;与土工格栅加筋土挡墙试验数据基本一致,粘着破坏法比实测值大。     

基于土拱效应的墙背非极限主动土压力

根据平移模式下的微元滑裂体水平面上的剪力为零的条件和土拱效应,获得受填土内摩擦角和墙土摩擦角影响的非极限滑裂面倾角和非极限主动土压力系数,其中,非极限填土内摩擦角和墙土摩擦角是墙体位移的函数。根据非极限水平微元滑裂体的静力平衡,得到平移模式下考虑土拱效应和位移影响的非极限主动土压力计算式。参数影响分析表明:非极限滑裂面倾角和非极限主动土压力系数均随非极限墙土摩擦角的增大而增大;非极限主动土压力系数和非极限主动土压力均随侧向位移比的增大而减小;非极限主动土压力分别随着非极限填土内摩擦角、非极限墙土摩擦角的增大而减小。理论值及试验值的对比结果显示:相较于其他方法,本文方法的非极限主动土压力理论值与试验值吻合更好。     

多级加筋土复合式挡墙的现场试验

在现场对由L型挡土墙与加筋土挡墙形成的多级加筋土复合式挡墙进行了原位试验。试验表明:土压力和拉筋应变随上覆填土厚度增加而增大,但增速却减小;L型挡土墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向在加筋土施工期间呈非残性分布,在其上的中且上级模块式加筋土挡墙的竖向土压力施工期呈明显的非线性分布,但最大值均靠近拉筋尾部;L型加筋土挡墙的拉筋应变非常小,且曲线只有一个峰值;模块式加筋土挡墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向起初呈线性分布且大小基本相同,但随着填土厚度的增大而呈明显的非线性分布,且出现双峰值;中、上级挡墙的墙面板基底竖向应力随填土厚度的变化形式基本一样,且随填土厚度的增大先是内侧大于外侧,而后是外侧大于内侧;模块式加筋土挡墙的墙背侧向土压力沿墙高、拉筋应变沿筋长方向均呈非线性分布,且实测值均较小。     

多级加筋土复合式挡墙的现场试验

在现场对由L型挡土墙与加筋土挡墙形成的多级加筋土复合式挡墙进行了原位试验。试验表明:土压力和拉筋应变随上覆填土厚度增加而增大,但增速却减小;L型挡土墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向在加筋土施工期间呈非残性分布,在其上的中且上级模块式加筋土挡墙的竖向土压力施工期呈明显的非线性分布,但最大值均靠近拉筋尾部;L型加筋土挡墙的拉筋应变非常小,且曲线只有一个峰值;模块式加筋土挡墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向起初呈线性分布且大小基本相同,但随着填土厚度的增大而呈明显的非线性分布,且出现双峰值;中、上级挡墙的墙面板基底竖向应力随填土厚度的变化形式基本一样,且随填土厚度的增大先是内侧大于外侧,而后是外侧大于内侧;模块式加筋土挡墙的墙背侧向土压力沿墙高、拉筋应变沿筋长方向均呈非线性分布,且实测值均较小。     

土工格栅加筋土挡墙现场试验分析

通过埋设水平土压力盒、柔性位移计,对模块式土工格栅加筋土挡土墙墙后的水平土压力和格栅水平变形进行了系统监测,采用加筋组合法对加筋土挡墙的土压力进行了计算,与实测、交系数法所得数据对比分析,得出采用该方法计算的土压力更能合理地解释工作状态下加筋土挡墙的土压力分布规律;对比分析了施工阶段和竣工后格栅的应变,得出拉筋应变主要发生在施工阶段,工后应变较小,并结合试验结果,提出了关于施工控制的相关建议.     

基于粘着破坏的加筋土挡墙土压力分析

加筋土挡墙的破坏形式一般为拉断破坏和粘着破坏两种形式。该文通过对粘着破坏形式下的加筋土强度理论的探讨,应用准粘聚力理论和库仑理论,提出了粘着破坏形式下的加筋土挡墙墙背土压力计算公式。研究结果表明:粘着破坏下的加筋土内摩擦角具有了增量;加筋土挡墙墙背侧向土压力比经典土压力和变系数法都小;加筋土挡墙侧向土压力都随拉筋垂直间距增加而增加;粘着破坏法计算得到的加筋土挡墙侧向土压力比实测值大。     

柔性桩承式加筋路堤桩土应力比分析

针对柔性桩承式加筋路堤,建立了路堤–网–桩–土相互协调共同工作的荷载传递模型,通过改进的路堤荷载传递模型和假定的柔性桩侧摩阻力分布模式分析了路堤土拱效应和桩土相互作用,根据平衡条件推导获得了新的可以考虑土拱效应、拉膜效应和桩土相互作用三者耦合条件下桩土应力比及桩土差异沉降计算公式。通过工程实例的分析计算,验证计算模型的合理性,并分析了各因素与桩土应力比的关系。结果表明：网上、下桩土应力比均随路堤填土内摩擦角的增加先增大后减小,随桩体压缩模量、路堤填土压缩模量的增加而增大,随桩间土压缩模量、桩间距的增加而减小,且网下桩土应力比大于网上桩土应力比;网上桩土应力比随土工格栅抗拉强度的增加而减小,网下桩土应力比随土工格栅抗拉强度的增加而增大,网上、下桩土应力比差随土工格栅抗拉强度、路堤填土重度和填土高度的增加而增大。桩土应力比和桩土差异沉降理论计算值与工程实例实测值对应较好。     

基于Terzaghi方法的桩承式路堤中土拱效应算法改进

在桩承式路堤土拱效应分析中,考虑路堤填土实际处在极限主动平衡状态与静止平衡状态之间的工作状态,基于对Terzaghi土拱效应模型的改进,得到了桩土应力比和等沉降面高度计算式,其中取静止土压力系数和主动土压力系数之和的一半作为模型中土体的侧向土压力系数。研究结果表明：改进的桩土应力比理论计算值总体上与实测值非常接近,说明了该模型具有一定的合理性。     

RT模式下考虑主应力偏转的刚性挡墙地震主动土压力

依据拟静力学理论,考虑主应力偏转的影响,推导了绕墙顶转动模式(RT模式)下的地震主动土压力的计算公式。通过旋转挡土墙的解析模型,将地震问题转化为静力问题,并根据库仑土压力理论得到地震主动破裂角。在此基础上改进圆弧形小主应力偏转迹线,利用摩尔应力圆得到了RT模式下地震主动侧压力系数和水平微元土层间摩擦系数公式,提出基于微分薄层法的地震主动土压力解析式。分析了主要参数对地震主动破裂角、地震主动侧压力系数、水平微元土层间摩擦系数、地震主动土压力分布和侧向土压力作用位置的影响。将解析结果与其他土压力理论及试验数据进行对比,结果表明本文方法更为可靠。