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摘 要

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 研究现状及存在问题 2

1.3 研究内容及研究思路 6

第二章 土压力计算方法及其参数取值 8

2.1 土压力计算方法 8

2.1.1 水土分算 8

2.1.2 水土合算 9

2.2 抗剪强度参数 10

2.2.1 直接剪切试验参数 10

2.2.2 三轴剪切试验参数 11

2.3 不同计算方法所对应的抗剪强度参数 12

2.4 有效应力原理 12

第三章 对总应力强度指标的修正 14

3.1 修正公式的提出 14

3.2不同试验类型土体抗剪强度参数之间的关系研究 15

3.2.1 抗剪强度参数的数据收集 15

3.2.2塑性指数对抗剪强度的影响 17

3.2.3 含水量对抗剪强度指标的影响 19

3.2.4饱和度对土的抗剪强度的影响 19

3.2.5 干密度对土的抗剪强度影响 21

3.3 讨论 22

3.4 基于修正总应力指标法的水土分算土压力计算方法 22

第四章 水土分算、合算对支护结构的影响 25

4.1 支护结构弹性支点法内力分析方法 25

4.1.1 基坑开挖侧被动土压力的考虑 25

4.1.2 基坑外侧主动土压力的考虑 28

4.1.3 支撑轴力计算方法[38] 28

4.1.4 围护结构弯矩和位移计算方法 29

4.2 不同土压力计算对支护结构的影响 30

4.2.1 围护结构位移对比 30

4.2.2 支撑轴力对比 31

4.2.3 围护结构弯矩对比 32

4.3 工程实例 35

4.3.1 基于不同土压力计算方法的支护结构内力对比 36

4.3.2 讨论 41

第五章 总结与展望 42

参考文献 44

致 谢 47

摘 要

本文首先总结比较水土分算和水土合算的计算方法和适用条件，总结抗剪强度参数的种类，以及不同计算方法应该选取的抗剪强度参数。通过收集不同试验类型土体的抗剪强度参数，研究其他指标与有效应力指标之间的关系，以这种关系建立一个估算有效应力指标的换算式。然后将换算得到的有效应力指标代入水土分算的算式中，对其进行修正，并以工程案例分析其可行性。结果表明：用换算得来的有效应力强度指标进行水土分算，比用总应力强度指标进行水土合算得到的计算值更接近实测值，该经验换算式可行。

关键词：基坑支护，水土分算和合算，有效应力强度指标，总应力强度指标

Abstract

This paper first summarizes and compares the calculation methods and applicable conditions of the water and soil split calculation and the water and soil calculation, summarizes the types of shear strength parameters, and the shear strength parameters that different calculation methods should choose. By collecting the shear strength parameters of different types of soils, the relationship between other indexes and the effective stress index is studied, and a conversion formula for estimating the effective stress index is established based on this relationship. Then, the effective stress index obtained by the conversion is substituted into the calculation formula of water and soil calculation, and it is corrected, and the feasibility is analyzed with an engineering case. The results show that using the converted effective stress intensity index for water and soil split calculation is closer to the measured value than the total stress intensity index for water and soil calculation, and this empirical conversion formula is feasible.

Key words: Foundation pit support; Water and soil calculation and calculation; Effective stress intensity index; Total stress intensity index

第一章 绪论

课题研究背景及意义

随着我国国力越来越强盛，尤其是最近几年，中国的城市化进程得到快速发展，神州大地上耸立了一栋又一栋高楼大厦。地上建筑占用了大量城市土地，为了节省城市土地，工程人员把目光投向了地下土地资源的利用：市政地铁，多层地下室，地下停车场，地下商业中心，地下仓库等各种地下结构已在主要城市中广泛使用。对于这些工程的设计过程和施工过程，需要进行很多大面积和大深度的基坑计算。以中国目前最高的建筑——上海中心为例，其总高度为632.0米，地上层数为121层，地下层数为5层。该基坑工程总面积约35,000平方米，塔的环形基坑直径为121米，开挖深度为31米。大的基坑工程还有，央视新台址建设项目，该工程建筑总建筑面积56.6万平方米，用地面积总计17800平方米，基坑开挖22米深，高度为234米。5月21日，中铁五局滇中引水龙泉倒虹吸接受井开挖顺利完成，开挖深度达77.3米，是目前国内开挖深度最深的基坑。该工程基坑为半径8.5米的圆形结构，围护结构采用1.5米厚的地下连续墙帷幕止水，地连墙成槽深度达96.6米。

基坑工程涵盖了岩土工程，工程地质与水文地质，结构工程和许多高难度学科，是一个综合性极强的系统项目。在基坑的设计与施工中，一旦发生问题，将会造成非常严重的后果，比如人身安全问题，路面大范围塌陷，建筑物周围建筑倾斜或开裂，损坏地下管道管线等，这些后果都会对社会和经济造成巨大的损失。例如2019年9月26日，“万圣家园E区”在建工地在进行4号楼基础浇筑作业时，基坑边坡发生坍塌，造成3人死亡;2005年7月12日在广州海珠区江南大道南海珠广场深基坑发生滑坡，导致3人死亡，4人受伤，周边建筑都遭到不同程度的损坏，地铁二号线停运近一天。由此可见，做工程设计必须注意工程项目的安全性，如果工程引起了安全事件，会造成不可估计并且不易挽回的损失。所以，对策划基坑工程的能力，基坑修建的工艺要求，工程设计人员和施工人员需要格外重视。但是过于考虑基坑的安全性而采用保守的设计，会导致无益的浪费，工程设计要同时考虑安全性和经济性。目前岩土工程界正在热切研究如何设计保证基坑支护安全可靠，并且经济合理。

地下围护结构和支撑结构在施工前后主要受到土压力和水压力的作用。人们因此将关注点放在支撑结构的水土压力计算问题上，然而在中国，在水土压力的计算问题中仍存在许多争议。首先，根据大量的工程勘探监测结果，在支撑结构上内力测量值远远小于计算值，尽管人们反复降低安全系数或将支撑结构上的荷载打折，实际测出的内力仍然小于计算值。另外，有许多基坑工程被报道发生事故，究其事故原因还是对土壤中的水错误评判。这些关于基坑工程的问题表明，如今的中国工程界对工程运营和施工过程中的原状土，水土相互作用机理，以及原状土与结构的相互作用的研究还不够，需要对于这些方面进行深入系统的研究。

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