打桩施工荷载对粉土基坑土钉支护的影响机理研究

摘要

基坑施工中重型渣土车行驶、打桩施工等振动荷载会对基坑支护结构产生影响，在设计和施工过程中如何考虑振动等不利因素成为亟待解决的技术难题。本文依据东区某基坑打桩施工对基坑支护工程造成的不利影响，通过现场测试获得打桩施工时产生的振动时程数据。在此基础上，进行室内模型试验，研究了振动荷载对土体强度和钉土界面强度的影响规律，据此对工程过大变形现象进行了分析，给出了设计和施工建议。主要研究成果如下： （1）根据现场采集到的打桩施工振动时程数据和前人对打桩荷载的分析研究，设计了室内模型试验打桩施工荷载的模拟方法。根据土体和土钉相关参数，确定了室内模型试验中钉土界面强度的测量方案。 （2）通过稳态打桩振动加载系统，研究了不同频率、激振力、上覆荷载对土体强度的影响规律。试验结果表明：土体强度受振动影响降低，激振力越强，频率越高，衰减越大；上覆荷载越大，衰减越小；振动对土体的影响主要表现为结构性破坏，在土体抗剪强度指标中，黏聚力c变化相较于内摩擦角φ更加明显。 （3）通过稳态打桩振动加载系统，研究了不同频率、激振力、上覆荷载对钉土界面强度的影响规律。试验结果表明：土钉受振动影响承载力降低，激振力越强，频率越高，衰减越大；上覆荷载越大，衰减越小，主要是由于上覆荷载改变了振动幅值。振中钉土界面动强度受振动加速度引起的钉土界面松动和结构破坏引起的粗糙度变化影响，当加速度小于0.1个重力加速度时，结构破坏影响较大。振后钉土界面残余强度主要受结构破坏引起的粗糙度变化影响。 （4）结合室内模型试验研究成果，对打桩施工荷载下的基坑变形机理进行了分析，认为由于打桩振动影响，基坑土体黏聚力降低，钉土界面强度降低，通过公式推导，定性的分析了打桩振动对土钉位移增量的影响机理。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 打桩施工振动研究现状

1.2.3 土钉支护研究现状

1.3 主要研究内容及创新点

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 主要创新点

2 打桩振动下土钉支护的变形监测与振动采集

2.1 工程概况

1. 工程概况

2. 周边环境

3. 场地工程地质条件

4. 基坑支护方案设计

2.2 基坑变形影响因素分析

2.2.1 基坑监测方案

2.2.2 现场监测数据分析

2.3 打桩施工振动采集

2.3.1 打桩施工振动采集方案

2.3.2 打桩施工振动测试结果及分析

2.4 本章小结

3 打桩振动对土钉支护影响的室内模型试验设计

3.1 引言

3.2 郑州粉土的物理参数指标

3.3 郑州粉土的击实试验

3.4 土体压实沉降控制

3.5 打桩振动的室内模拟

3.6 模型箱设计

3.7 加载系统设计

3.7.1 反力架设计

3.7.2 加载方法

3.8 采集系统与测试元件

3.8.1 振动采集系统

3.8.2 应变采集系统

3.8.3 测量元件

3.8.4 土体抗剪强度测试系统

3.9 本章小结

4 振动激励对土体和土钉承载力特性影响的试验研究

4.1 引言

4.2 试验方案

4.2.1 土体力学参数试验方案

4.2.2 土钉拉拔试验方案

4.3 室内打桩振动作用下时程曲线

4.4 振动激励对土体强度影响的试验结果分析

4.4.1 无振动土体力学参数试验

4.4.2 振动激振作用下土体力学参数试验

4.4.3 打桩振动作用对土体强度指标的影响分析

4.5 振动激励对土钉承载力特性影响的试验结果与分析

4.5.1 无振动土钉拉拔试验

4.5.2 振动激振作用下土钉拉拔试验

4.5.3 打桩振动作用对土钉拉拔性能影响分析

4.6打桩施工荷载下粉土基坑变形分析与保护

4.6.1 打桩振动对土钉位移影响机理分析

4.6.2 打桩施工荷载下粉土基坑土钉支护的保护

4.7 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 进一步研究展望

参考文献

致谢

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