您的位置:山东大学 -> 科技期刊社 -> 《山东大学学报(工学版)》

山东大学学报 (工学版) ›› 2023, Vol. 53 ›› Issue (3): 41-49.doi: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2022.080

• 岩土工程稳定性分析与加固专题 • 上一篇    下一篇

济南非饱和土基坑支护设计

李连祥1,2,3,李红波1,2,韩刚4,5,郭龙德1,2,赵仕磊1,2   

  1. 1.山东大学基坑与深基础工程技术研究中心, 山东 济南 250061;2.山东大学土建与水利学院, 山东 济南 250061;3.山东高速岩土工程有限公司, 山东 济南 250102;4.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室, 江苏 徐州 221116;5.济南轨道交通集团有限公司, 山东 济南 250014
  • 出版日期:2023-06-20 发布日期:2023-07-07
  • 作者简介:李连祥(1966— ),男,河北唐山人,教授,博士,主要研究方向为基坑工程理论与技术. E-mail:jk_doctor@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(51508310);山东省优秀中青年科学家科研基金资助项目(BS2013SF024);济南市科技计划资助项目(201201145)

Support design of unsaturated soil foundation pit in Jinan

LI Lianxiang1,2,3, LI Hongbo1,2, HAN Gang4,5, GUO Longde1,2, ZHAO Shilei1,2   

  1. 1. Research Center of Foundation Pit and Deep Foundation Engineering, Shandong University, Jinan 250061, Shandong, China;
    2. School of Civil Engineering, Shandong University, Jinan 250061, Shandong, China;
    3. Shandong Hi-Speed Geotechnical Engineering Co., Ltd., Jinan 250102, Shandong, China;
    4. State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, Jiangsu, China;
    5. Jinan Rail Transit Group Co., Ltd., Jinan 250014, Shandong, China
  • Online:2023-06-20 Published:2023-07-07

摘要: 为推进非饱和土理论在基坑支护设计中的应用,建立非饱和土地区基坑挡土结构内力分析的平面杆系结构弹性支点法,针对济南非饱和土地区某基坑工程实例,进行控制吸力与围压的非饱和土三轴试验,利用同类项目现场基质吸力监测,获得夏秋、冬春季节济南非饱和土基质吸力分布规律,明确弹性支点法与PLAXIS 3D非饱和土参数的调用方法,得到非饱和土基坑支护结构的受力与变形。结果表明,非饱和土比饱和土基坑主动区最大土压力减小10%~20%,支护结构最大弯矩与剪力减少25%~60%,最大侧向位移减少60%,与基坑监测数据基本一致,证明非饱和土区域按照非饱和土理论进行基坑支护设计的正确性和必要性。提出并分析优化设计方向,建议优化围护桩墙刚度,去掉或调整第一道锚索或支撑位置,从而减少投资和工期,为非饱和土理论工程应用推广提供效益支持。

关键词: 非饱和土, 三轴试验, 基坑支护, 参数选取, 优化设计

中图分类号: 

  • TU433
[1] FREDLUND D G, RAHARDJO H. 非饱和土力学[M]. 陈仲颐, 张在明, 陈愈炯, 等, 译. 北京: 中国建筑工业出版社, 1997.
[2] 汪青, 陈光富, 张国栋, 等. 基于文献计量学的近20年国内非饱和土研究综合分析[J]. 铁道标准设计, 2019, 63(12): 1-9. WANG Qing, CHEN Guangfu, ZHANG Guodong, et al. Bibliometrics-based comprehensive analysis of the past 20-years' researches on unsaturated soil[J]. Railway Standard Design, 2019, 63(12): 1-9.
[3] 梁发云,贾亚杰,丁钰津,等. 上海地区软土HSS模型参数的试验研究[J]. 岩土工程学报, 2017, 39(2): 269-278. LIANG Fayun, JIA Yajie, DING Yujin, et al. Experimental study on parameters of HSS model for soft soils in Shanghai[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2017, 39(2): 269-278.
[4] 李连祥, 刘嘉典, 李克金, 等. 济南典型地层HSS参数选取及适用性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 4021-4029. LI Lianxiang, LIU Jiadian, LI Kejin, et al. Study of parameters selection and applicability of HSS model in typical stratum of Jinan[J]. Rock and Soil Mechanics, 2019, 40(10): 4021-4029.
[5] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑基坑支护技术规程: JGJ120—2012[S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2012.
[6] PUFAHL D E, FREDLUND D G, RAHARDJO H. Lateral earth pressures in expansive clay soils[J]. Canadian Geotechnical Journal, 2011, 20(2):228-241.
[7] VAHEDIFARD F, LESHCHINSKY B A, MORTEZAEI K, et al. Active earth pressures for unsaturated retaining structures[J]. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2015, 141(11): 1-11.
[8] 姚攀峰, 张明, 刘晓春, 等. 北京地区非饱和土土压力初步研究[J]. 建筑结构, 2005, 35(5): 57-59. YAO Panfeng, ZHANG Ming, LIU Xiaochun, et al. Research on unsaturated soils earth pressure in beijing[J]. Building Structure, 2005, 35(5): 57-59.
[9] 吴剑敏, 李广信, 王成华.非饱和土基质吸力对基坑支护计算的影响[J]. 工业建筑, 2003(7): 6-10. WU Jianmin, LI Guangxin, WANG Chenghua. Effect of matric suction of unsaturated soil on the estimation of the load and internal force on supporting structure for deep excavation[J]. Industrial Construction, 2003(7): 6-10.
[10] 张常光, 陈新栋, 朱东辉.非饱和土基坑刚性挡墙抗倾覆设计与参数分析[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2016, 47(2): 569-576. ZHANG Changguang, CHEN Xindong, ZHU Donghui. Anti-overturning design and parametric analysis for rigid retaining wall of foundation pit in unsaturated soils[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2016, 47(2): 569-576.
[11] 杨建民, 张正, 窦国松, 等. 非饱和土土压力在盂县基坑工程中的应用[J]. 地下空间与工程学报, 2021, 17(2): 541-555. YANG Jianmin, ZHANG Zheng, DOU Guosong, et al. Earth pressures for unsaturated retaining structures and application in supported excavation in Yu County[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering, 2021, 17(2): 541-555.
[12] 窦远明, 孙吉书, 刘熙媛, 等. 非饱和土深基坑支护结构变形的有限元分析[J]. 岩土工程学报, 2008, 30(增刊1): 91-94. DOU Yuanming, SUN Jishu, LIU Xiyuan, et al. Finite element analysis of retaining structural deformation of deep foundation pits in unsaturated soil[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2008, 30(Suppl.1): 91-94.
[13] BISHOP A W, BJERRUM L. The relevance of the triaxial test to the solution of stability problems[J]. Geotechnical Special Publication, 1960(118): 690-754.
[14] 卢宁, 力科思. 非饱和土力学[M]. 北京:高等教育出版社, 2012.
[15] 巴亚东, 胡海军, 王来才, 等. 等吸力三轴剪切试验中非饱和黄土强度变形及水量变化特性[J]. 地震工程学报, 2019, 41(5): 1347-1354. BA Yadong, HU Haijun, WANG Laicai, et al. Characteristics of strenth deformation and water volume change of unsaturated loess in triaxial shear tests under constant suction[J]. China Earthquake Engineering Journal, 2019, 41(5): 1347-1354.
[16] 叶为民, 陈宝, 卞祚庥, 等. 上海软土的非饱和三轴强度[J]. 岩土工程学报, 2006(3): 317-321. YE Weimin, CHEN Bao, BIAN Zuoxiu, et al. Tri-axial shear strength of Shanghai unsaturated soft clay[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2006(3): 317-321.
[17] 中华人民共和国行业标准编写组. 土工试验规程: SL237—1999[S]. 北京: 中国水利水电出版社, 1999.
[18] VAN GENUCHTEN M T. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils[J]. Soil Science Society of America Journal, 1980, 44: 892-898.
[19] 李连祥, 刘兵, 成晓阳. 基坑支护桩永久存在对地下室外墙土压力分布的影响[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48(2): 30-38. LI Lianxiang, LIU Bing, CHENG Xiaoyang. Soil pressure distribution behind the basement wall considering the permanent existence of foundation pit retaining piles[J]. Journal of Shandong University(Engineering Science), 2018, 48(2): 30-38.
[20] 李连祥, 刘嘉典, 张强, 等. 平行车站共壁基坑三维分析与变形控制[J]. 铁道工程学报, 2021, 38(5): 13-18. LI Lianxiang, LIU Jiadian, ZHANG Qiang, et al. Three-dimensional finite element analysis and deformation control of excavation with common-wall of parallel metro stations[J]. Journal of Railway Engineering Society, 2021, 38(5): 13-18.
[1] 张福海,周玉石,刘学港,秦承帅,孙子正,张一鸣. 基于斜桩支护的框架结构基坑变形分析[J]. 山东大学学报 (工学版), 2022, 52(1): 58-65.
[2] 邓苗毅,闫启耀,王金山. 粗粒氯盐渍土路用性能试验研究[J]. 山东大学学报 (工学版), 2022, 52(1): 74-84.
[3] 张宏博,刘明朋,孙玉海,杨强,宋修广,李晓亮. 粉土基泡沫轻质土三轴力学特性[J]. 山东大学学报 (工学版), 2022, 52(1): 39-46.
[4] 田靖,李红伟,陈瑞,于文涛. 一种轴向电磁轴承的结构优化与有限元分析[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48(2): 107-113.
[5] 丁万涛,李术才. 基于筋材断裂的加筋膨胀土强度特性分析[J]. 山东大学学报(工学版), 2011, 41(3): 89-92.
[6] 张新国1,许崇芳1*,王金双1,严纪丛1,韩廷武1,2. 无电感蔡氏电路设计方法与应用[J]. 山东大学学报(工学版), 2010, 40(6): 134-138.
[7] 肖利利 陈蔚芳 叶文华 杨琪 刘世豪. “箱中箱”结构立滑板的有限元分析及其优化设计[J]. 山东大学学报(工学版), 2010, 40(1): 78-83.
[8] 卜德云 张道强. 自适应谱聚类算法研究[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(5): 22-26.
[9] 张宏博,宋修广,黄茂松,商庆森 . 不同卸荷应力路径下岩体破坏特征试验研究[J]. 山东大学学报(工学版), 2007, 37(6): 83-86 .
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 王素玉,艾兴,赵军,李作丽,刘增文 . 高速立铣3Cr2Mo模具钢切削力建模及预测[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(1): 1 -5 .
[2] 张永花,王安玲,刘福平 . 低频非均匀电磁波在导电界面的反射相角[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(2): 22 -25 .
[3] 李 侃 . 嵌入式相贯线焊接控制系统开发与实现[J]. 山东大学学报(工学版), 2008, 38(4): 37 -41 .
[4] 施来顺,万忠义 . 新型甜菜碱型沥青乳化剂的合成与性能测试[J]. 山东大学学报(工学版), 2008, 38(4): 112 -115 .
[5] 孔祥臻,刘延俊,王勇,赵秀华 . 气动比例阀的死区补偿与仿真[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(1): 99 -102 .
[6] 来翔 . 用胞映射方法讨论一类MKdV方程[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(1): 87 -92 .
[7] 余嘉元1 , 田金亭1 , 朱强忠2 . 计算智能在心理学中的应用[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(1): 1 -5 .
[8] 李梁,罗奇鸣,陈恩红. 对象级搜索中基于图的对象排序模型(英文)[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(1): 15 -21 .
[9] 陈瑞,李红伟,田靖. 磁极数对径向磁轴承承载力的影响[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48(2): 81 -85 .
[10] 王波,王宁生 . 机电装配体拆卸序列的自动生成及组合优化[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(2): 52 -57 .