專利名稱：軟土深基坑水土壓力測試方法
技術領域：
本發明涉及一種測試方法，尤其是涉及軟土深基坑水土壓力測試方法。
背景技術：
上海地區已成功采用圓形圍護結構的基坑工程包括人民廣場地下變電站基坑、 上海彭越浦泵站基坑工程、上海寶鋼股份寬厚板軋機旋流池工程基坑、上海環球金融中心基坑。國內其他地區采用圓形圍護結構的基坑工程包括廣東虎門大橋西錨碇基礎、武漢陽邏長江大橋南錨碇基坑等。國外典型的大直徑圓形圍護結構的基坑工程包括日本東京豐洲變電所新建工程基坑，日本東京袖開浦LPG地下貯罐、日本東京2000kL LNG地下貯罐基坑、香港環球金融中
心基坑等。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種適用于任意墻體變形模式、與實際工程吻合較好的軟土深基坑水土壓力測試方法。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現軟土深基坑水土壓力測試方法，其特征在于，該測試方法包括以下步驟(1)測試兩個圓形基坑工程現場水土壓力，并得到測試結果；(2)分析測試結果，得到實測的圓形基坑土壓力分布和變化規律；(3)采用滑移線法推導了可以考慮復雜受力和地質條件的極限土壓力，提出了圓形基坑主動土壓力的分布模式和計算方法；(4)當圓形基坑的變形較大時，對極限狀態下大直徑圓形深基坑土壓力的變化規律進行研究；當圓形基坑的變形較小時，對非極限狀態下小直徑圓形深基坑土壓力的變化規律進行研究；(5)結合圓形基坑工程現場水土壓力的測試結果驗證計算理論。步驟中所述的極限狀態下大直徑圓形深基坑土壓力是分析針對不均勻堆載、 地面傾角-連續墻傾角-墻土摩擦角三者共存的一般狀態、地基分層土等的情況，詳細分析各種情況下的滑移線場和土壓力分布特性。所述的極限狀態下大直徑圓形深基坑土壓力是通過采用滑移線法推導分析了可以考慮復雜受力和地質條件的極限土壓力，提出了圓形基坑主動土壓力的分布模式和計算方法。步驟中所述的非極限狀態下小直徑圓形深基坑土壓力是通過采用非線性有限元對圓形基坑的施工過程進行全面仿真模擬，獲取非極限狀態下逆作法圓形深基坑在施工過程中的土壓力分布和變化情況。與現有技術相比，本發明具有以下優點
(1)在國際上首次采用軸對稱滑移線法推導了可以考慮復雜受力和地質條件的極限土壓力解，提出了圓形基坑主動土壓力的分布模式和計算方法。(2)首次采用軸對稱滑移線法，基于動用土壓力的概念建立了以變形為基礎的非極限土壓力理論解，可考慮任意墻體變形模式，并與實際工程吻合較好。(3)總結了墻體的變形模式和土壓力分布的趨勢，并建議采用極限位移取0.3% H 的理論計算公式。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例軟土深基坑水土壓力測試方法，在測試前，先對土壓力分布和計算方法的文獻調研，通過文獻調研，分析土壓力分布模式和計算方法的理論、測試、試驗研究進展情況，總結目前圓形基坑土壓力的研究現狀，并確定問題關鍵。該測試方法包括以下步驟(1)測試兩個圓形基坑工程現場水土壓力，并得到測試結果；(2)分析測試結果，得到實測的圓形基坑土壓力分布和變化規律；隨著基坑開挖深度的增加，坑內土體大量卸荷，圍護墻體內外土壓力隨之發生變化。為分析土壓力隨開挖深度的變化情況，對上海世博500kV地下變電站圓形基坑所做的現場水土壓力測試結果進行整理，分析主動土壓力和被動土壓力在整個基坑施工過程中的變化情況。同時收集其它圓形基坑的水土壓力實測結果，在此基礎上總結出圓形基坑土壓力和水壓力的分布模式。(3)采用滑移線法推導了可以考慮復雜受力和地質條件的極限土壓力，提出了圓形基坑主動土壓力的分布模式和計算方法；(4)當圓形基坑的變形較大時，如支護結構的徑向位移大于0. 的開挖深度時， 墻后土體將達到極限狀態，此時需考慮極限狀態下的主動土壓力計算。本課題采用滑移線法推導分析了可以考慮復雜受力和地質條件的極限土壓力，提出了圓形基坑主動土壓力的分布模式和計算方法。極限狀態下大直徑圓形深基坑土壓力是分析針對不均勻堆載、地面傾角-連續墻傾角-墻土摩擦角三者共存的一般狀態、地基分層土等的情況，詳細分析各種情況下的滑移線場和土壓力分布特性。當圓形基坑的變形較小時，如支護結構的徑向位移小于0. 的開挖深度時，墻后土體往往難以達到主動狀態，此時需考慮非極限狀態下的土壓力計算問題。本課題基于動用土壓力的概念建立了以變形為基礎的非極限土壓力理論解，并結合工程實踐進行驗證。 此外，采用非線性有限元對圓形基坑的施工過程進行全面仿真模擬，獲取非極限狀態下逆作法圓形深基坑在施工過程中的土壓力分布和變化情況。基于動用土壓力的概念建立了以變形為基礎的非極限土壓力理論解，并結合工程實踐進行驗證。采用滑移線法研究了平移模式的土壓力分布，所得非極限土壓力解析解可考慮任意的墻體變形模式，結果與實際工程吻合較好。采用非線性有限元對圓形基坑的施工過程進行仿真模擬，獲取非極限狀態下逆作法圓形深基坑在施工過程中的土壓力分布和變化情況。
分析驗證非極限狀態土壓力的計算模式與方法，總結了墻體的變形模式和土壓力分布的趨勢。理論公式計算結果與實測土壓力的對比分析可知，理論方法能較好地預計土壓力的分布模式，且極限位移取0. 3% H比較合適。(5)結合圓形基坑工程現場水土壓力的測試結果驗證計算理論。非極限狀態下圓形基坑土壓力理論如下經典的朗肯和庫侖土壓力理論沒有考慮到擋墻的位移，它要求墻后土體全部達到極限平衡狀態或形成楔體共同運動，亦即擋土墻需要較大的平移位移量。通過對實際工程的監測數據進行分析，可以發現由于筒形地連墻具有較強的環向支撐作用，墻體位移一般較小，墻體最大位移約為0. 05 0. 3% H(H為基坑開挖深度)。若采用我國規范規定的極限位移為0. 1 0. 5% H，可以認為多數情況下墻后土體遠未達到完全屈服狀態。另外，地連墻的位移模式均非簡單的平移模式，多數是凸型或懸臂型位移模式。因此，前一章的極限狀態主動土壓力難以直接應用于實際工程中，發展能考慮墻體位移模式和位移量的非極限狀態土壓力將具有更強的實用意義。
權利要求
1.軟土深基坑水土壓力測試方法，其特征在于，該測試方法包括以下步驟(1)測試兩個圓形基坑工程現場水土壓力，并得到測試結果；(2)分析測試結果，得到實測的圓形基坑土壓力分布和變化規律；(3)采用滑移線法推導了可以考慮復雜受力和地質條件的極限土壓力，提出了圓形基坑主動土壓力的分布模式和計算方法；(4)當圓形基坑的變形較大時，對極限狀態下大直徑圓形深基坑土壓力的變化規律進行研究；當圓形基坑的變形較小時，對非極限狀態下小直徑圓形深基坑土壓力的變化規律進行研究；(5)結合圓形基坑工程現場水土壓力的測試結果驗證計算理論。
2.根據權利要求1所述的一種軟土深基坑水土壓力測試方法，其特征在于，步驟(4)中所述的極限狀態下大直徑圓形深基坑土壓力是分析針對不均勻堆載、地面傾角-連續墻傾角-墻土摩擦角三者共存的一般狀態、地基分層土等的情況，詳細分析各種情況下的滑移線場和土壓力分布特性。
3.根據權利要求1所述的一種軟土深基坑水土壓力測試方法，其特征在于，所述的極限狀態下大直徑圓形深基坑土壓力是通過采用滑移線法推導分析了可以考慮復雜受力和地質條件的極限土壓力，提出了圓形基坑主動土壓力的分布模式和計算方法。
4.根據權利要求1所述的一種軟土深基坑水土壓力測試方法，其特征在于，步驟(4)中所述的非極限狀態下小直徑圓形深基坑土壓力是通過采用非線性有限元對圓形基坑的施工過程進行全面仿真模擬，獲取非極限狀態下逆作法圓形深基坑在施工過程中的土壓力分布和變化情況。
全文摘要
本發明涉及軟土深基坑水土壓力測試方法，該測試方法包括以下步驟(1)測試兩個圓形基坑工程現場水土壓力，并得到測試結果；(2)分析測試結果，得到實測的圓形基坑土壓力分布和變化規律；(3)采用滑移線法推導了可以考慮復雜受力和地質條件的極限土壓力，提出了圓形基坑主動土壓力的分布模式和計算方法；(4)當圓形基坑的變形較大時，對極限狀態下大直徑圓形深基坑土壓力的變化規律進行研究；當圓形基坑的變形較小時，對非極限狀態下小直徑圓形深基坑土壓力的變化規律進行研究；(5)結合圓形基坑工程現場水土壓力的測試結果驗證計算理論。與現有技術相比，本發明具有推導了可以考慮復雜受力和地質條件的極限土壓力解、適用于任意墻體變形模式、與實際工程吻合較好等優點。
文檔編號E02D1/00GK102561293SQ20101059239
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月17日 優先權日2010年12月17日
發明者樂俊律, 劉曉東, 徐勍, 朱偉林, 王衛東, 王杰, 王滬生, 陳崢, 陳祖元, 高倚山 申請人:上海久隆電力科技有限公司, 上海市電力公司