软土卸荷力学特性及软弱地层中基坑稳定性研究_朱康平.pdf
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1、 :软土卸荷力学特性及软弱地层中基坑稳定性研究朱康平(中国建筑材料工业地质勘查中心安徽总队,合肥 )摘要:为解决软弱地层中基坑稳定性问题,以合肥市新站区少荃湖湿地公园水利工程为研究对象,在分析场区基本物理力学性质和工程地质特征的基础上,采用轴向荷载不变的应力路径三轴剪切试验进行软土的应力应变演变规律分析,并将计算的卸荷变形模量应用于软土基坑稳定性分析。结果表明,种不同工况的归一化偏应力应变曲线表现为相同的变化规律,综合分析可将种不同工况的归一化偏应力应变曲线用双曲线关系进行统一表达;软土的卸荷变形模量与应变之间具有良好的线形拟合关系,其拟合系数 ;考虑卸荷效应的基坑整体稳定性系数比不考虑卸荷效
2、应的基坑整体稳定性系数略小,而考虑卸荷效应的基坑抗隆起稳定性系数比不考虑卸荷效应的基坑抗隆起稳定性系数降幅较大,表明软土的卸荷效应对基坑的抗隆起稳定性系数影响较为明显。关键词:基坑工程;软土卸荷;力学特性;软弱地层;稳定性分析 (,):,:;收稿日期:作者简介:朱康平(),工程师 :我国是海岸线漫长、河流湖泊众多的国家,在这些区域修建基础工程设施,不可避免地遇到分布广泛的软弱土层。软弱土层由于具有较大的含水量和孔隙比,其沉积时间较短,力学性质较差,抗剪强度较低,因此给工程的建设带来诸多难题。在基坑工程开挖过程中,软弱土由于卸荷作用使得土体的应力路径发生改变,基坑周边的土体主应力发生偏转,这极大
3、地影响了土体的变形和稳定性,造成基坑受力和变形的卸荷效应和时空效应,给软土基坑工程的稳定性控制带来困难,。该文尝试结合实际工程案例,采用室内试验和数值模拟的方法,对软土的卸荷条件下的应力应变过程进行研究,并分析卸荷效应对基坑整体稳定性和抗隆起稳定性的影响。工程概况合肥市新站区少荃湖湿地公园水利工程位于合肥市新站区磨店乡,铜陵北路以东,魏武路以南,东方大建材世界 年第 卷第期道以北,西山驿路以西;公园规划设计总面积约 公顷,其中公园面积约 公顷,水域面积约 公顷。该湿地公园是合肥市大型综合公园,也是新站区核心区内重要的生态休闲中心,围绕大面积自然水体规划建成开放式生态休闲公园。现拟建建筑物主要包
4、括观景平台、园区道路及跨少荃湖观光桥、基坑工程等。场区工程地质条件及岩土力学特性场区工程地质条件区域大地构造单元属中朝准地台(华北地台)东南端,二级构造单元属江淮台隆。区域内大断裂主要北东向郯庐断裂,东西向六安深断裂,距离此项目位置较远,最小距离大于 。区域地层基底为太古代霍邱群变质岩,向上为中新生代红色沉积岩(红层),为碎屑岩。全新世早中期地壳以上升为主,河流阶段发育。全新世晚期地壳相对下沉,有新近沉积物分布。区域岩浆岩发育弱,工程场地位于地壳总体相对稳定区。工程区地貌分区属江淮波状平原。场地南北地势相对较高,中间地势相对较低,发育一条近东西向大型冲沟(坳沟)。场地南北陆地区基本为原始地貌,
5、局部地段经过轻微人工改造,形成小型水塘、农田林地等,地形呈缓坡状,坡度一般小于,地面标高 。年前后,在场地中间位置人工堆积一条长度约 的黏土坝,大坝西侧形成少荃湖水库(老郭冲水库),现水面高程约 ,水深最大约。由于大坝的调节作用,水库水位标高变化不大,年变化幅度约,水体环境较好。少荃湖水库周边零星分布有大小不一的水塘,面积约 ,水深。场区岩土基本物理力学指标分析地基岩土的构成,经此次勘探揭露共有层,如表所示。表场区地基岩土工程地质特性土层层耕填土淤泥质土层粉质黏土层粉质黏土厚度 颜色灰褐色、深灰色深灰色灰褐、灰黄色灰褐、灰黄色状态松散状态流塑状态可塑状态,局部软塑可塑状态,局部硬塑工程特性主要
6、物质成分为黏性土,含有机质,欠固结高压缩性土主要物质成分为黏性土,含有机质,欠固结高压缩性土切面粗糙,干强度低,实测标贯击数一般为击 ,平均为击 。中等偏高压缩性土切面稍光 滑,实 测 标 贯 击 数一般为击 ,平均为击 。中等压缩性土土层层黏土层黏土层全强风化粉砂质泥岩层中风化粉砂质泥岩厚度 最大钻遇厚度为 未钻穿颜色黄褐、黄色褐黄、黄色灰白、灰黄、棕红色棕红色状态硬塑状态硬塑坚硬状态密实状态泥质粉砂结构,薄中厚层构造工程特性切面稍光滑,干强度中等,实测标贯击数一般为 击 ,平 均 为 击 。中等压缩性土。切面光滑,干强度高,实测标贯击数一般为 击 ,平 均 为 击 。中等偏低压缩性土。该层
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