土钉支护基坑工程的弹性变形分析

aa土钉支护基坑工程的弹性变形分析提要土方开挖引起的土体侧向约束条件变化和土中应力条件变化,是土钉支护基程产生变形的主要原因.本文通过对土方开挖和基坑支护过程中土体应力应变关系和体应力应变状态变化的分析,讨论土方开挖过程中基坑变形的规律,分析土质物理力学性能,形的影响,提出控制土钉支护结构变形的工程措施.形,应力应变关系随之增大,变形量依土层的物理力学性能,基坑开挖深度和支护结构形式不同而有所不同.地,只要不构成支护结构破坏,这种变形不会影响基坑安全.然而基坑周边的环境上部建筑物,道路,桥梁及各种地下管线)对变形的适应能力往往很差,其承受变形aa结构的损坏,如道路下沉,管线断裂,地面建筑开裂.基坑施工变形控制的目的,就是力极限状态设计计算的基础上,还应考虑正常使用极限状态的校核.国外许多工程实测结果表明l1J,随着基坑开挖,支护面的位移沿高度大体呈线性变化.支护的最大水平位移一般不大于坑深或支护高度的O.3%,法国实测数据为O护的最大变形通常超过这一数值.基坑支护设计一般通过极限平衡分析,稳定性验算,给出基坑支护施工参数,基坑变形通常是按照各种规范,规程的有关规定和工程经验,给出变形的控制量值,这些aa基坑实际可能产生的变形,使之控制在施工允许的范围之内,是基坑支护设计施工之一.2基坑开挖引起的土中应力条件变化?定土方开挖过程中始终处于稳定状态的基坑,变形是随着基坑开挖深度的增加逐步增大的.分析采用如下基本假定:移:的相对位移较小,可以忽略;3.土方分层开挖时间短,基坑支护前后土体均处于弹性工作状态.件变化[2】一作阶段.基坑开挖前,地表下深度为【3=2aa止侧压力系数,对任一特定土体,是一个常数.e+.)]琵H1式中:E,分别为土的弹性模量及泊松比.a,,主应变公式为:e+)]cbbab)得到0"2=(1一)3+吉[l一(1一)3一(1+))]aa1[(1一最小主应力变化对基坑的影响当土中应力条件达到土的破坏条件时,土体就发生破坏,这是强度条件.地基中任意点达到强度极限,土体处于"极限平衡"状态时,破坏面平面上剪应力等于土的抗剪土a砂性土,侧压力下降值为(k.一k.)7H.这说明物理力学性能较好的土体或通过工程cy到改善的土体,最小主应力下降较大时,土体仍能处于弹性工作状态.换句话说,要保持开挖后基坑的安全稳定,就必须尽可能减少最小主应值的损失.实际上,在土方开挖过程中,土体的弹性模量也是随时间的推移而有所变化,土方开挖后,因侧限的取消,接近临空面局部土体的侧压力很快下降,使得这部分土体进入塑性有=尸d的土颗粒质点形成的连续面.基坑支护的目的,是为了保证土体的剪应力不大于抗剪强度.由于土体是弹塑性体,具有一定的流变性质,基坑开挖后,土体强度有一个过程.因此,无预先支挡而分层开挖支护的土钉支护的施工,在临空土体强度下降到抗剪强度的时间内进行支护,是保持基坑稳定的必要条件.因此,对于采用土钉支护的基坑工程,必须土质条件良好,在开挖支护过程中满足稳定性要求.否则,应考虑采取如下措施:a挡,如开挖线垂直方向施工各种支护桩.包括搅拌桩,扮喷桩,预制,木桩,竖向花管等;?3.开挖面局部土体注浆加固.4土方开挖引起的基坑变形实践表明,边坡土体的变形一般是在基坑开挖土钉支护施工完成之前数小生在距rc基坑边缘附近区域范围,施工完成,由于土钉对土体的限制,最小主应力增大,土体渐恢复弹性工作状态,变形收敛.这种现象同理论分析较为吻合.4.1基坑边坡的水平位移基坑变形包括沉降和水平位移,沉降是分层开挖沉降的累积.水平位移是由两部分组成:1.沉降引起边坡土体转动产生的水平位移△l;2.土钉和支护结构之间的位移aaAl【3J,边坡土体的位试验监测表明,基坑弹性工作阶段的最大水平位移与沉降最大值基本相等.4.2基坑土体沉降基坑开挖后,土体处于极限平衡状态时基坑变形主要是由于最小主应力降低而引起=(1+)(3一),3:一{(1+)(3一)Ahlhkokchf0):上式表明,基坑的弹性变形与基坑的物理力学参数(c,叭),),基坑深度日和分层开挖深h有关.在基坑开挖深度,分层开挖深度一定时总沉降量允许值与随着土体性能而提高;另一方面,对c,),一定的土体,基坑开挖时地面土体沉降量随着基坑深度和分aa层开挖深度的增大而增大.为有效地控制基坑的弹性变形,可采取改善以上几种力理力学参数;挖的深度..事实上把土作为简单直线变形体往往不符合土体变形的实际情况,它是一种非线性和弹塑性材料,具有流变的性质,因此,要深入研究土体变形开展的全过程和复杂应力状态下的变形特征,必须考虑其粘弹性特点,用流变模型进行分析.5结语土钉支护基坑的安全稳定,既取决于边坡土体的应力状态,也取决于基坑变形(位沉降)条件.基坑设计施工,不仅仅要满足内力平衡条件,而且还要满足施工要求和环境安全使用条件,进行必要的变形监测和控制.论:物理力学条件.改善土体物理力学性能,不仅较大的弹性变形.2.基坑周边的竖向预支挡,能够减小边坡侧向位移,使土体处于弹性工作状态.a够有效减小基坑总变形.开挖暴露时间,及时支护,能够减小土体强度的降低,减小基坑变形.陈肇元,崔京浩主编.土钉支护在基坑工程中的