基坑主动区土体抗剪强度指标的试验研究
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摘要
基坑工程是建筑工程中一个非常重要的课题，保证基坑工程的安全可靠和经济合理已经成为当前迫切需要解决的问题。在基坑支护设计中，计算结果的可靠性在很大程度上取决于抗剪强度参数(粘聚力和内摩擦角)的正确确定，所以根据土体的实际受力过程做出合理的测定土抗剪强度参数的试验设计已经成为十分迫切的任务。
本论文首先介绍了现有一些确定土体抗剪强度指标的方法及其适用范围并指出不足，然后从正确确定适合基坑设计中土体抗剪强度指标的角度出发，对不同深度下各层土体分别进行常规三轴固结不排水试验和模拟深基坑开挖过程应力路径的固结不排水卸荷试验。模拟基坑开挖的三轴试验得出了与常规三轴试验不同的孔隙水压力和应力-应变关系，这样得到的抗剪强度指标也低于常规三轴固结不排水加荷试验所得抗剪强度指标，继而本论文对抗剪强度指标的差异从应力路径的角度和微观结构的角度进行了分析。最后，本文利用某一基坑工程实例的实测土压力对两种路径下得出的抗剪强度指标进一步进行计算和分析对比。
本论文得出的结论是：用模拟基坑开挖实际应力路径的试验方法得出的抗剪强度指标计算基坑侧土压力分布，与实际情况更为接近，在基坑支护设计中，应该尽量使用模拟基坑开挖实际应力路径的三轴试验方法确定土体抗剪强度指标。
Excavation engineering is a very important project in civil engineering. The prime problem that needed to be solved is its safety and economy. In design of retaining structure, the reliability of the computing results relies mainly on the proper selection of shear strength parameters (c and ). So it is exigent to devise a set of experiments according to the actual stress path of soil to determine its shear strength parameters.
In this paper, some present experimental methods of shear strength parameters are briefly described and the shortcomings of them are pointed out. Then in order to obtain the right shear strength parameters for design of deep pit excavation, the author did a lot of normal tri-axial CU experiments and tri-axial CU tests that can simulate the actual process of excavation using soil sample of different depth. The pore pressure, relationship of stress and strain, and the shear strength parameters obtained by unloading tests are different from those obtained by loading tri-axial tests. Later the difference is analyzed in the respect of stress path and microstructure. At last, by use of a practical project the author compared and analyzed the two sets of shear strength parameters obtained by two different stress paths.
The conclusion is that it is more similar to practical soil pressure distribution if shear strength parameters are used which are obtained by the experiments that can simulate the actual process of active soil during excavation. So it is more reasonable to use shear strength parameters obtained by tri-axial experiments that can simulate the process of excavation in design of retaining structure.
本论文首先介绍了现有一些确定土体抗剪强度指标的方法及其适用范围并指出不足，然后从正确确定适合基坑设计中土体抗剪强度指标的角度出发，对不同深度下各层土体分别进行常规三轴固结不排水试验和模拟深基坑开挖过程应力路径的固结不排水卸荷试验。模拟基坑开挖的三轴试验得出了与常规三轴试验不同的孔隙水压力和应力-应变关系，这样得到的抗剪强度指标也低于常规三轴固结不排水加荷试验所得抗剪强度指标，继而本论文对抗剪强度指标的差异从应力路径的角度和微观结构的角度进行了分析。最后，本文利用某一基坑工程实例的实测土压力对两种路径下得出的抗剪强度指标进一步进行计算和分析对比。
本论文得出的结论是：用模拟基坑开挖实际应力路径的试验方法得出的抗剪强度指标计算基坑侧土压力分布，与实际情况更为接近，在基坑支护设计中，应该尽量使用模拟基坑开挖实际应力路径的三轴试验方法确定土体抗剪强度指标。
Excavation engineering is a very important project in civil engineering. The prime problem that needed to be solved is its safety and economy. In design of retaining structure, the reliability of the computing results relies mainly on the proper selection of shear strength parameters (c and ). So it is exigent to devise a set of experiments according to the actual stress path of soil to determine its shear strength parameters.
In this paper, some present experimental methods of shear strength parameters are briefly described and the shortcomings of them are pointed out. Then in order to obtain the right shear strength parameters for design of deep pit excavation, the author did a lot of normal tri-axial CU experiments and tri-axial CU tests that can simulate the actual process of excavation using soil sample of different depth. The pore pressure, relationship of stress and strain, and the shear strength parameters obtained by unloading tests are different from those obtained by loading tri-axial tests. Later the difference is analyzed in the respect of stress path and microstructure. At last, by use of a practical project the author compared and analyzed the two sets of shear strength parameters obtained by two different stress paths.
The conclusion is that it is more similar to practical soil pressure distribution if shear strength parameters are used which are obtained by the experiments that can simulate the actual process of active soil during excavation. So it is more reasonable to use shear strength parameters obtained by tri-axial experiments that can simulate the process of excavation in design of retaining structure.
引文
[1]Terzaghi K., General Wedge Theory of Earth Pressure, Transctions, ASCE, 1943, 106
[2]Peck R. B, Earth Pressure Mcasurcments in Open Engineering, ASCE, 1943, 108
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[4]魏汝龙，总应力法计算土压力的几个问题，岩土工程学报，1995，17(6)：120～125
[5]杨晓军、龚晓南，基坑开挖中考虑水压力的土压力计算，土木工程学报，1997，30(4)：58～62
[6]魏汝龙，开挖卸载与被动土压力计算，岩土工程学报，1997，19(6)：88～92
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