南宁第三系泥岩排桩支护结构桩土相互作用试验研究

摘要

南宁盆地第三系泥岩主要出露在南宁盆地的东北部，包括泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等。泥岩具有显著的吸水膨胀、失水收缩特性，是一种典型的膨胀岩。国内外学者针对膨胀岩的工程特性开展了较为广泛的研究，而对于膨胀岩地区支护结构的桩土相互作用方面的研究成果鲜见报道。 通过收集和分析南宁盆地第三系胀缩性泥岩已有的研究资料，以南宁地铁东站基坑支护桩为依托开展第三系泥岩试验研究，并通过现场监测和有限元数值模拟分析，获得主要结论如下: (1)基坑土方开挖引起基坑侧壁土体发生水平移动，土体应力释放，桩侧土压力减小，土压力值主要介于主动土压力与静止土压力之间;(2)土压力的变化与围护桩的变形有关，当桩体位移约小于9mm时，桩侧土压力变量与桩体水平位移之间呈线性关系，当桩体水平位移大于12mm时，二者间的关系为二次曲线关系;(3)实测土压力比朗肯主动土压力理论值小;(4)基坑内主体结构施工完成后桩侧土压力回弹增大，大部分土压力大于或等于静止土压力;(5)受大气环境的影响，在整个基坑施工过程中桩侧土体均发生缓慢膨胀，土体的胀切力导致围护桩上升，桩体上升量小于桩侧土体的上升量，桩体上升止于底板和中板的施工;(6)采用MIDAS/GTS有限元模型进行基坑开挖分析，以挡墙背后均布荷载所产生的水平向附加土压力模拟膨胀力的影响，当水平向膨胀力分别为40kPa、80kPa、120kPa、160kPa时，其所对应的桩侧土压力曲线为一组平行曲线，膨胀力的增加会显著增大围护桩的内力和变形。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 问题的提出

1．2 国内外研究现状

1．2．1 南宁第三系泥岩研究现状

1．2．2 国内外关于膨胀土及其与结构物相互作用研究现状

1．3 研究目标及研究内容

1．4 研究技术路线

第二章 现场试验设计

2．1 试验区概况

2．1．1 依托工程概况

2．1．2 试验区工程地质及水文地质条件

2．1．4 土层物理力学参数

2．2 试验设计

2．2．1 监测内容及测点位置选择

2．2．2 监测点埋设和测量方法

2．3 数据采集过程

2．3．1 工况划分

2．3．2 数据采集

第三章 现场测试及数据分析

3．1 监测数据计算原理

3．2 监测结果

3．3 结果分析

3．3．1 桩体水平位移监测结果分析

3．3．2 桩侧土压力监测结果分析

3．3．3 桩侧土压力与桩体水平位移关系分析

3．4 土方开挖条件下桩侧土体胀缩性对土压力重分布的影响分析

3．4．1 桩侧土体的胀缩性

3．4．2 桩侧土压力的重分布

3．5 本章小结

第四章 有限元数值分析

4．1 概述

4．2 桩土相互作用有限元模型的实现

4．2．1 本构模型

4．2．2 土与结构物的接触面

4．2．3 模型概况

4．3 模拟结果验证分析

4．4 胀缩性泥岩膨胀力影响分析

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 进一步研究工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参与的科研工作及科研成果