膨胀土深基坑边坡侧向压力研究

摘要

膨胀土主要是由强亲水性粘土矿物成分（如蒙脱石、伊利石和高岭石等）组成的，具有特殊的膨胀结构，以及强烈的胀缩特性、多裂隙性和强度衰减性的高塑性粘性土。通过对成都地区膨胀土基坑调研发现，膨胀土基坑边坡在降雨后，由于降雨和管道渗水等作用，基坑会出现变形或大裂缝。膨胀力是造成基坑失稳的主要原因，然而现有的膨胀土相关规范中，没有对其分布作出明确规定，无法在支护设计计算中考虑膨胀力的作用效果，导致基坑支护设计无法满足工程需求。通过对膨胀土基坑边坡侧向压力的研究，旨在探讨膨胀力对侧向压力的影响，为支护结构设计计算提供依据。主要研究内容和结论如下:
　　(1)结合膨胀土及膨胀应力的相关文献，利用非饱和土力学及热力学相关知识，研究了膨胀应力计算问题，推导了膨胀应力计算公式ΔPπ=klnω0/ω1。结合土中含水量随深度变化曲线，分析半无限空间中膨胀应力随深度分布情况。
　　(2)对膨胀土基坑边坡进行分区，结合湿度场理论，讨论膨胀土基坑边坡中湿度场分布情况，并得到膨胀土基坑边坡膨胀应力随深度分布，近似为不规则的梯形。
　　(3)利用莫尔—库伦强度理论和极限平衡条件，推导了考虑膨胀应力作用时，主动土压力和被动土压力公式，分别为σa=（yz+σs）tan2(45°-ψ/2)-2c tan(45°-ψ/2)+σs，σp=（yz+σs）tan2(45°+ψ/2)+2c tan(45°+ψ/2)+σs。
　　(4)以龙潭寺某基坑项目为例，对膨胀应力，侧向压力计算方法进行示例计算。结果证明膨胀力对基坑边坡侧向压力有非常大的影响。在进行支护设计计算时，考虑膨胀力的作用，其基坑顶部位移，基坑底部位移及计算嵌固深度均变大，因此设计时应考虑膨胀力的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 侧向压力研究现状

1．2．2 膨胀应力研究现状

1．2．3 侧向膨胀压力研究现状

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．3．3 技术路线

第2章 土中膨胀应力的分布

2．1 粘土矿物的结构特征

2．2 粘土矿物与水相互作用

2．2．1 双电层理论

2．2．2 晶格膨胀

2．3 膨胀应力计算

2．3．1 概述

2．3．2 膨胀应力与吸力关系

2．3．3 吸力理论公式

2．3．4 膨胀应力公式讨论

2．4 土中膨胀应力分布

第3章 基于湿度场分析基坑边坡膨胀应力

3．1 膨胀土基坑边坡湿度场的建立

3．1．1 边坡影响区湿度场

3．1．2 底部影响区湿度场

3．1．3 内部影响区湿度场

3．1．4 基坑边坡湿度场

3．2 膨胀土基坑边坡膨胀应力分布

3．3 局限性

3．4 小结

第4章 膨胀土基坑边坡侧向压力

4．1 概述

4．2 膨胀土边坡侧向压力计算

4．2．1 膨胀应力对土中应力的影响

4．2．2 竖向应力对侧向压力的影响

4．2．3 水平应力对侧向压力的影响

4．2．4 侧向压力公式

第5章 应用示例

5．1 应用示例

5．2 理正软件试算

5．3 小结

结论与建议

致谢

参考文献