考虑土体强度不均匀性时宽窄基坑坑底隆起稳定研究

在基坑坑底隆起稳定性分析中,准确的破坏模式及滑动面是确定安全系数的基础。然而,基坑坑底隆起破坏模式种类繁多且形式各异。传统的经典基坑坑底隆起稳定分析以及规范分析方法在破坏模式及滑动面的选取上均存在差异和局限性。基于不连续布局优化法,首先研究了土体强度不均匀性对不同宽度基坑坑底隆起稳定性的影响。结果表明,软土层厚度较大且土体强度沿深度逐渐增长时,宽基坑坑底隆起滑动面并不覆盖整个坑底,即相当于软土层下部存在一硬土层,限制了滑动面向下延伸。进一步,分析了围护结构长度及抗弯强度对破坏模式及安全系数的影响,并提出以滑动面触碰围护结构来区分宽窄基坑。在宽基坑中,当围护结构嵌固深度较小时,失稳破坏滑动面并不通过桩底,此时应用绕最下道支撑的圆弧滑动模式时应适当修正滑动面半径。对于窄基坑,应用圆弧滑动模式时需修正坑内滑动面,以考虑窄基坑的空间效应对安全系数的提高作用。     

岩土与地下工程结构韧性评价与控制

建设韧性城市和韧性社会是现代城市、社会安全与可持续发展的重大需求。由于岩土介质材料和外荷载的不确定性、岩土与地下工程结构脆弱性及土-地下水-结构物相互作用复杂性,大量岩土与地下工程结构属于低韧性结构,国内外深基坑、盾构隧道、桩基、路堤等工程出现大范围破损甚至连续垮塌的事故时有发生,且事故后难以恢复,但其连续破坏机理及韧性设计方法却缺乏研究。工程韧性提升的目的是保障工程的高可靠性、低灾害后果性和灾后快速恢复性。建立岩土与地下工程韧性安全评价与控制理论体系,提高单体地下工程、相关联的地下工程系统和城市大尺度上的岩土与地下工程的韧性,提升其对灾害或意外事件的抵御、适应和恢复能力,对于我国建设韧性城市、保障建设工程安全具有重要意义。文章梳理了韧性理念与评价方法发展现状,在此基础上从是否考虑失效概率、是否考虑意外情况下的防连续破坏能力、是否考虑意外灾害后的恢复能力角度,将保障工程系统韧性的现有设计方法分为四个层次：即单一安全系数设计、可靠度设计、鲁棒性设计(防连续破坏韧性设计)和可恢复性设计,并逐一对其在岩土与地下工程领域的研究进展进行总结和分析。在此基础上,针对岩土与地下工程连续垮塌问题,重点以基坑工程、盾构隧道工程和复合地基工程为例介绍和讨论了防连续破坏韧性研究进展,以期为建立系统的岩土与地下工程韧性设计理论与框架提供参考。     

多道锚杆基坑局部锚杆失效引发连续破坏的机理与控制

多道锚杆支护体系具有节约施工空间、变形控制效果好等优点，广泛应用于深基坑支护中。然而局部锚杆失效引发的基坑连续破坏事故时有发生。针对此问题，采用有限差分法研究了多道锚杆支护体系中局部锚杆失效引发的土压力与支护结构内力变化及结构连续失效规律，初步揭示了局部锚杆失效后的荷载传递路径及其引发基坑连续破坏的机理。多道锚杆支护体系中，首道锚杆局部失效对邻近未失效锚杆影响大，但会引起支护桩弯矩下降，最下道锚杆局部失效则相反，但仅一道锚杆局部失效影响相对较小，均小于基坑深度相同的单道锚杆支护体系，然而多道锚杆整列同时局部失效影响显著大于单道锚杆支护体系，更易引发连续破坏，因此应采用隔道加强等设计或施工措施将局部锚杆失效控制在一道内。局部若干根锚杆失效导致邻近受影响最大的锚杆依次失效时，锚杆失效数量较多后，初始锚杆失效位置对连续破坏发展传递路径不再产生影响，锚杆连续破坏接近于整列失效，且呈倒梯形水平向扩展。多道锚杆支护体系中发生整列锚杆失效时，冠梁或腰梁极易发生破坏，造成支护桩弯曲破坏，加快基坑连续垮塌过程，因此应对冠（腰）梁进行局部锚杆失效工况下的设计，以提高基坑防连续破坏整体安全性能。