2025年 05期

Experimental Research on Soil Strain and Non-coaxiality in Foundation Pit Excavation Considering Principal Stress Axis Rotation


摘要(Abstract):

为了更准确地预测主应力轴旋转条件下基坑开挖过程中的土体变形特性,采用有限元分析软件FLAC3D数值模拟地下连续墙典型支护形式下的基坑开挖过程,确定考虑主应力轴旋转的基坑开挖三维应力路径,并在此基础上采用空心圆柱扭剪仪开展一系列三维应力路径试验,探讨主应力轴旋转对基坑开挖过程中土体应变与非共轴性的影响。结果表明:在基坑开挖过程中,随着主应力轴旋转角的增加,坑内土体的应力-应变曲线上升越来越快,各正应变分量和切应变快速增大,应变逐渐增大;水平方向应变随着坑内测点与坑底表面中心距离的增加而缓慢增大且最终逐渐减小;非共轴性整体差别较小,初始有效应力与卸荷方式对非共轴性的影响较小;坑侧土体应力-应变曲线变化趋势基本保持平稳,各正应变分量和切应变从地表到坑底表面快速增大,达到屈服时的应变逐渐增大。

关键词(KeyWords):基坑开挖;土体变形特性;三维应力路径试验;主应力轴旋转;非共轴性

基金项目(Foundation):国家自然科学基金项目(51979122)

作者(Author): 张亚宁,扈萍,高子茗,雍浩然,阮佳榆

DOI:10.13349/j.cnki.jdxbn.20241225.002

参考文献(References):

[1] 吴宏伟,施群.深基坑开挖中的应力路径[J].土木工程学报,1999,32(6):53.

[2] 应宏伟,李晶,谢新宇,等.考虑主应力轴旋转的基坑开挖应力路径研究[J].岩土力学,2012,33(4):1013.

[3] 袁静,龚晓南.基坑开挖过程中软土性状若干问题的分析[J].浙江大学学报(工学版),2001,35(5):3.

[4] 庄心善.深基坑开挖土体的卸荷试验研究及有限元分析[D].武汉:武汉理工大学,2005.

[5] 赵鑫,陈学军,李晓红,等.不排水条件下基坑卸荷土体变形机理研究:Ⅱ[J].四川建筑科学研究,2010,36(6):97.

[6] 陈林靖,戴自航,刘志伟.应力路径对软土应力-应变特性影响试验研究[J].岩土力学,2011,32(11):3249.

[7] 陈志波,钟理峰,蔡廉锦,等.基坑开挖过程坑侧土体应力路径试验研究[J].防灾减灾工程学报,2016,36(6):943.

[8] 邓祎文.基坑开挖应力路径试验与有限元变形分析的研究[D].广州:广州大学,2007.

[9] 李宝平,郭兴峰,张玉,等.侧向卸荷条件下黄土的变形特性试验[J].土木工程与管理学报,2018,35(6):87.

[10] 李治.模拟基坑应力路径的真三轴平面应变试验研究[D].南京:河海大学,2006.

[11] 刘丽.考虑开挖应力路径的基坑土体变形性状研究[D].北京:北京交通大学,2016.

[12] 刘熙媛.基坑开挖过程的试验与数值模拟及土的微观结构研究[D].天津:天津大学,2004.

[13] 盛志强.与基坑开挖过程有关的土体工程特性试验研究[D].北京:中国建筑科学研究院,2016.

[14] 庄心善,赵鑫,何世秀,等.排水条件下卸荷土体变形特性的真三轴试验研究[J].岩土力学,2007,28(7):1387.

[15] 蒋明镜,李立青,刘芳,等.基坑开挖过程中TJ-1模拟月壤变形特性的试验研究[J].岩土工程学报,2012,34(7):1176.

[16] 李萌.考虑主应力轴旋转的基坑开挖应力路径研究[D].济南:济南大学,2021.

[17] 林清辉,严佳佳,董梅.含应力旋转路径条件下黏土非共轴变形特性[J].公路交通科技,2017,34(3):7.

[18] 沈扬,徐海东,王保光,等.列车荷载引起心形应力路径下软土非共轴应变特征研究[J].岩土力学,2017,38(1):1.

[19] 翁效林,赵彦虎,张玉伟,等.主应力轴旋转条件下黄土变形特性试验[J].中国公路学报,2018,31(5):9.

[20] 张树光,陈雷,刘文博,等.主应力轴旋转条件下饱和粉质黏土应变特性及非共轴性的试验研究[J].公路交通科技,2020,37(6):17.