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基坑外地表及深层土体的水平位移

332 2021-09-14 09:17:56

在基坑工程的施工中,坑外土体的沉降往往成为工程关注的重点,而土体的水平位移则常常被忽略,并没有受到重视,工程变形监测则更直接地关注围护结构的位移。因此,无论是工程界还是学术界,对于坑外土体的水平位移的研究都较少。然而,对于基坑周边的建(构)筑物及市政管线,坑外土体的水平位移的研究却具有着重要的意义,尤其是对于砌体等整体性较差的结构物,水平位移的差异将导致结构产生拉应变而加快结构的开裂;对干垂直于基坑边的管线则容易因土体的水平位移导致管线拉裂、拉断,平行于基坑边的管线则导致其发生水平方向弯曲,并与坑外土体沉降造成的管线竖向弯曲共同作用而加速其破坏。

Schuster et al.(2009)根据部分工程实测数据及有限元分析结果的分析,证明坑外地表土体的水平位移存在与沉降相似的位移模式,如图 3-19 所示,归一化的土体横向位移随着与围护墙相对距离的变化而变化,取上限及平均经验曲线如图中的虚线和实线所示,可以看出,在1倍基坑开挖深度处,土体的水平位移达到最大值,位于墙边土体的水平位移约为最大值的 0.2 倍,位于2.5 倍开挖深度处的水平位移约为最大值的 0.4 倍,水平位移的影响范围约为 5 倍的基坑开挖深度。

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同时,Schuster et al.通过有限元的分析结果及有限的工程实测数据的总结,认为对于坑外某一深度处土体,土体的水平位移变化模式亦满足一定的位移变化模式,如图3-20所示,即对于不同深度处的土体,其水平位移变化模式不同,对于深度不大于 4m 的士体,由于墙体水平位移受到较好的约束,故土体的横向水平位移模式为凹槽型,其最大的水平位移并非发生在墙边处,而是发生在距离墙体一定的距离处,经验曲线认为其发生在1 倍的基坑开挖深度处。而对于深度大于4m 的土体,由于该深度处墙体的横向约束较差,土体的水平位移模式转变为三角形,即水平位移最大值发生墙边,且随着与墙体相对距离的增大而逐渐减小。

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但是由于文中采用的主要是有限元分析结果,而实测结果较为有限,并不能很有力地证明上述经验模式,因此 Schuster et al.建议使用该模式时仍需要进行更深入的研究.由上述的分析可以看出,坑外土体的水平位移不仅在较大的范围(约5 倍的基坑开挖深度)内发生变化,且随着深度发生着较大的变化。因此,当基坑周围有重要的建(构)筑物及管线设施时,基坑施工过程中,应提高对坑外土体水平位移的重视,加强土体水平位移的监测,保证对周边环境做到有效保护。