软土地基深基坑支护结构计算方法及参数取值的研究
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摘要
软土地基深基坑支护结构计算中的主要土体物理参数Φ、C取值一直是岩土工程界争论的热门话题，支护结构的计算方法也颇有疑义，有的基坑支护设计过于冒进，导致事故的发生；而有的设计则过于保守，造成经济的巨大浪费。虽然有许多科研、工程技术人员提出了一些建议和改进方案，但付诸实践的并不多见。
本人在借鉴前人研究结果的基础上，根据大量实体工程的监测结果，系统归类、分析软土地层尤其是淤泥土层的土压力变化的情况、基坑支护结构的位移变化、内力发展状况，提出了Φ、C取值方法。通过对支护结构设计计算理论的进一步研究，提出了围护桩稳定性的变化计算法，方便、简单、实用。有限元分析法的研究，使基坑支护结构的计算分析更趋准确、合理。主要研究内容如下：
(1)采用反分析法，将现场测得的土压力值利用有关公式反向推算淤泥土层的Φ、C值，总结出Φ、C取值的规律性。
(2)通过对软土地基支护体系的位移特征研究，总结出位移的变化发展过程，以及与Φ、C取值的相关性。
(3)通过对软土地基支护结构的内力特征研究，总结出内力的变化、发展过程，以及与Φ、C取值的相关性。
(4)对支护结构设计计算理论进行研究，通过对比分析，总结出传统的设计计算理论的适用性和局限性，建立一种简易的计算模型，既能保证安全，又能降低工程造价。
(5)通过工程实例，应用得出的Φ、C取值方法，对淤泥土层支护结构计算取值，并利用研究取得的成果将计算结果进行调整，实施于工程中，用监测数据进行验证。
The internal friction angle and cohesion of soil are paid more attention to by many geotechnical engineering personnel in excavation support structure calculation of soft ground, but the calculation methods of the support structure are un-properly used usually. For example, a conservative design project could lead to economic waste. However, opened design could cause engineering accident. Although many recommendations and improved schemes have been presented by the researchers and the engineering technical personnel, few of them have been put into practice.
Based on a large number of engineering monitoring results, the soft soil layer, especially the soil pressure of the silt stratification, the varying displacement of the excavation support structure, and the development of internal force, has been classified systematically and analyzed to put forward the sampling method about internal friction angle and cohesive force on the predecessors' research findings. Through the further research about the designed and calculated theory, the calculated method of the stability of the fender post is presented. The method is convenient, simple and practical. The research of finite element analysis makes the excavation support structure analysis more correct and rational. The main research of the paper as follows:
Firstly: Using back analysis method, the value of the internal friction angle and cohesive force values were achieved through the soil pressure value acquired on site, and generalized the regularity.
Secondly: The displacement developing process and the correlation about the sample of the internal friction angle and cohesive force have been generalized through the research of the displacement character about the support system to soft ground base.
Thirdly: For finding out the applicability and insufficiency of the traditional design theory, the design calculation theory was investigated by comparative analysis to found a simple calculation model, which can ensure safety and play down the
本人在借鉴前人研究结果的基础上，根据大量实体工程的监测结果，系统归类、分析软土地层尤其是淤泥土层的土压力变化的情况、基坑支护结构的位移变化、内力发展状况，提出了Φ、C取值方法。通过对支护结构设计计算理论的进一步研究，提出了围护桩稳定性的变化计算法，方便、简单、实用。有限元分析法的研究，使基坑支护结构的计算分析更趋准确、合理。主要研究内容如下：
(1)采用反分析法，将现场测得的土压力值利用有关公式反向推算淤泥土层的Φ、C值，总结出Φ、C取值的规律性。
(2)通过对软土地基支护体系的位移特征研究，总结出位移的变化发展过程，以及与Φ、C取值的相关性。
(3)通过对软土地基支护结构的内力特征研究，总结出内力的变化、发展过程，以及与Φ、C取值的相关性。
(4)对支护结构设计计算理论进行研究，通过对比分析，总结出传统的设计计算理论的适用性和局限性，建立一种简易的计算模型，既能保证安全，又能降低工程造价。
(5)通过工程实例，应用得出的Φ、C取值方法，对淤泥土层支护结构计算取值，并利用研究取得的成果将计算结果进行调整，实施于工程中，用监测数据进行验证。
The internal friction angle and cohesion of soil are paid more attention to by many geotechnical engineering personnel in excavation support structure calculation of soft ground, but the calculation methods of the support structure are un-properly used usually. For example, a conservative design project could lead to economic waste. However, opened design could cause engineering accident. Although many recommendations and improved schemes have been presented by the researchers and the engineering technical personnel, few of them have been put into practice.
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Firstly: Using back analysis method, the value of the internal friction angle and cohesive force values were achieved through the soil pressure value acquired on site, and generalized the regularity.
Secondly: The displacement developing process and the correlation about the sample of the internal friction angle and cohesive force have been generalized through the research of the displacement character about the support system to soft ground base.
Thirdly: For finding out the applicability and insufficiency of the traditional design theory, the design calculation theory was investigated by comparative analysis to found a simple calculation model, which can ensure safety and play down the
引文
[1] 袁聚云，李境培，楼晓明等．基础工程设计原理．上海：同济大学出版社，2000
[2] 高大钊，孙钧，陈忠汉等．深基坑工程．北京：机械工业出版社，2003
[3] 龚晓南，高有潮．深基坑工程设计施工手册．北京：中国建筑工业出版社，1998
[4] 吴铭炳。林胜天等．软土地基深基坑支护应用研究．福建：[福建省科技项目]，福建省建筑设计研究院，1997
[5] 余志成，施文华等．深基坑支护设计与施工．北京：中国建筑工业出版社，2002
[6] 夏才初，潘国章等．土木工程监测技术．北京：中国建筑工业出版社，2001
[7] 黄茂松．岩土工程数值分析：《硕士课程讲义》．上海：同济大学，2003
[8] 叶书麟，叶观宝．地基处理．北京：中国建筑工业出版社，2003
[9] 张誉等．混凝土结构基本原理．北京：中国建筑工业出版社，2000
[10] 天津大学等．钢筋混凝土结构．北京：中国建筑工业出版社，1985
[11] 杨天祥．结构力学．北京：高等教育出版社，1979
[12] 徐芝纶．弹性力学简明教程．北京：高等教育出版社，1979
[13] 吴铭炳，林胜天，戴一鸣．软土地基排桩支护结构计算．岩土工程青年专家学术论坛文集
[14] 吴铭炳等．薄壁地下连续墙支护技术．福建：《福建建设科技》杂志，1999．2
[15] 吴铭炳，侯伟生．软土地基坑土钉支护设计计算方法．北京：《21世纪高层建筑基础工程》，2001．3
[16] 《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002，中华人民共和国建设部发布
[17] 《建筑基坑工程支护技术规程》JGJ120-99，中华人民共和国建设部发布
[18] 《混凝土结构设计规范》GB50010-2002，中华人民共和国建设部发布
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[20] 吴平春．软土地基深基坑支护工程实录．新疆：《西部探矿工程》，1996．8
[21] 吴平春．福州平安大厦深基坑双层双圆环内支撑支护施工技术．北京：《施工技术》，1999．1
[22] 吴平春，周国章．高水位砂质土地区基坑降水及支护技术．北京：《建筑技术》，2003．2
[23] 龚晓南．地基处理新技术．西安：陕西科学技术出版社，1997
[24] 龚晓南．高等土力学．杭州：浙江大学出版社，1996
[25] 龚晓南．土塑性力学(第二版)．杭州：浙江大学出版社，1999
[26] 刘建航，侯学渊．基坑工程手册．北京：中国建筑工业出版社，1997
[27] 章根德．土的本构模型及其工程应用．北京：科学出版社，1995
[28] 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
[29] 朱梅生．软土地基．北京：中国铁道出版社，1989
[30] 黄强．深基坑支护工程设计技术．北京：中国建材工业出版社，1995
[31] 徐浩峰．软土深基坑工程时间效应研究．浙江：浙江大学，[硕士学位论文]，2003
[32] 张亚奎．深基坑开挖对近邻建筑物变形影响的研究．北京：北京工业大学，[硕士学位论文]，2003
[33] 张旭辉．锚管桩复合土钉支护稳定性研究．浙江：浙江大学，[博士学位论文]，2002
[34] Terzaghi,K & Peek. R. B. Soil Mechanics in Engineering Practice, 1967
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[38] 袁静．深基坑开挖中软土特性的研究及m参数的确定．浙江：浙江大学，[硕士学位论文]，1997
[39] 愈建霖．软土地基深基坑工程数值分析研究．浙江大学，[博士学位论文]，1997
[40] 潘泓．深基坑开挖围护结构内力变形分析．浙江：浙江大学，[博士学位论文]，1996
[41] 应宏伟．软土地基深基坑工程性状研究．浙江：浙江大学，[博士学位论文]，1997
[42] 赵荣欣．软土地基基坑工程的环境效应及对策研究．浙江：浙江大学，[博士学位论文]，1999
[43] 邹冰．深基坑支护体系的变形性状分析．浙江：浙江大学，[硕士学位论文]，1999
[44] 梅伟书等．高层建筑基坑开挖的数值分析研究及工程应用分析．《建筑结构学报》，Vol：22，NO．3 2001
[45] 何金华．软土基坑工程数值模拟研究．《建筑结构》，NO．7，1999
[46] 高文华，杨林德．软土深基坑围护结构变形的三维有限元分析．《工程力学》，NO．2，2000
[47] 孙钧．市区基坑开挖施工的环境土木问题．《地下空间》，1999．19
[48] 刘兴旺等．基坑支护结构全过程内力及变形分析．《建筑结构学报》，1998．19
[49] 高文华，杨林德．软土深基坑围护结构变形的三维有限元分析．《工程力学》，2000．17
[50] Singh,A. and Mitchell,J.K.,General stree-strain-time function for soil,J. Soil Mech. Found.Div.ASCE,NO. 1,1968
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