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土体抗剪强度指标的影响因素分析

325 2021-04-25 13:56:31

在深基坑工程施工全过程中,有一些因素可对土的强度与变形指标产生不同程度的影响。

(1)基坑分层开挖与降水的影响

对在软土地区开挖深度 20m 以上的超深基坑,水平支撑的竖向间距一般为 3~6m,因此,在多道水平支撑的条件下,基坑须分层进行开挖和降水。以分层开挖时每层的平均厚度 4~5m 计算,基坑要分4层以上分层开挖。基坑工程施工降水使得土的含水量降低,常能提高原位土的强度,这在先期的工程勘察取样中是得不到反映的。此外,不饱和砂十或粉土中有毛细水作用引起的视黏聚力,如果开挖后水分蒸发或者泡水后饱和,都会使视黏聚力丧失。如果取样是在早季,而施工过程跨越雨季,土的含水量可以有很大差别。基坑分层开挖也可对坑内土体的固结状态产生影响。当上层开挖完成后,进行下一步开挖前,此时的开挖面以下土体处于超固结状态。对于开挖深度达 30m 以上的超深基坑,开挖后期的开挖面以下土体甚至可处于强超固结状态。这一方面可对坑内土体在墙体水平荷载作用下的受力与变形产生影响;另一方面,由于坑内开挖面以下土体处于强卸荷状态,对坑底土的回弹也产生影响。

岩土工程

(2)应力路径的影响

基坑开挖时不同区域土体的应力路径是不同的,可能是轴向不变、侧向卸荷,也可能是轴向卸荷、侧向保持不变。而常规标准试验中则是围压保持不变,然后对轴向进行加载。事实上,诸多研究表明,卸载情况下的固结不排水强度与加载时相差较多。

(3)作用时间的影响

基坑开挖工程施工的过程可能长达数周或数月,而室内试验加载过程相对较短。根据工程破坏的实例分析,认为十字板剪切试验给出的黏性土强度如考虑时间影响应乘以折减系数;黏性土的塑性指数越高,作用时间的长短对强度影响愈大。各种土体在侧向支护的情况下均会发生松弛并使强度下降。(4)排水条件和固结程度

黏性土试样进行室内试验时,不论是固结排水、固结不排水或不固结不排水,都不能准确反映现场原位十的实际固结排水情况,因此只能从其中选择比较接近的一个作为代表。设计基坑工程时对干黏性十通常采用不固结不排水强度 (快剪) 或固结不排水强度(固结快剪),但在实际场合多少会有排水发生,而按不排水考虑则偏于安全。

(5)受力状态的影响

原位土体受力状态与试样不同,这也会引起强度差异。如三轴试验是三向受力,与实际工程中多为二维平面应变问题不—样,后者的强度要比三向受力稍高。此外,几乎所有的试验结果都证明在相同的围压下,k。固结土样的不排水抗剪强度要大于各向等压固结土样的强度。然而在有效抗剪强度参数方面,试验结果却不尽相同。

(6)土体各向异性影响

许多土体呈现明显的不等向性,不论是岩芯取样或十字板剪切试验,只能反映某一个固定方向上的强度测试数据,而实际土体发生破坏时的破坏面方向是变化的。已有研究表明,土的各向异性可对基坑的变形产生影响。