基于CPTU测试的深基坑工程土体设计参数应用研究

摘要

随着城市化的发展，深基坑工程设计与建设中的问题越来越复杂，而岩土参数的确定是深基坑设计中的关键问题之一。本文依托十二五国家科技支撑计划(2012BAJ01 B02)以及苏州轨道交通科研项目，结合苏州地铁一号线、四号线深基坑工程、长江隧道等工程，利用理论分析、室内土工试验、现场抽水试验、原位测试、数值模拟等手段，对基于CPTU（孔压静力触探）确定基坑工程设计参数的方法进行了研究，并应用于基坑工程设计分析中，主要结论如下:
　　1.结合多个基坑工程场地试验数据，给出了适合长三角软土地区基于CPTU的砂土有效内摩擦角、粘性土不排水剪强度确定方法。基于土的承载力破坏理论，分析给出了联合计算土粘聚力及内摩擦角的方法，该方法的预测结果与室内试验结果比较接近，验证了本文方法的准确性。基坑工程土压力计算及稳定分析工程实例计算表明，基于CPTU确定的强度参数能够用于基坑土压力计算及稳定分析。
　　2.统计了国内外16个场地粘性土的SCPTU（地震波孔压静力触探）试验数据，建立了压缩模量与剪切波速的关系，提出了基于剪切波速确定土压缩模量的方法，与国外已有方法进行了比较分析，结果表明该方法能够可靠地确定软土的压缩模量。
　　3.分析了土渗透系数与土类指数之间的关系，研究了基于土类指数、基于孔压消散试验确定土渗透系数的方法，并应用于苏州地铁基坑工程中，结果表明基于CPTU测试能够很好地预测土层原位渗透系数，适用于工程初设。分析了基于原位测试技术预测固结渗透系数现有方法的不足，对部分排水排水状态下土渗透系数确定方法进行了修正改进，并用工程试验数据进行了验证，结果表明本文改进方法可靠。
　　4.基于CPTU测试利用加权平均法求取了苏州千层饼状土层平均渗透系数，并与室内渗透试验、现场抽水试验结果进行了对比，结果表明:千层饼状态土层中粉土、粉砂夹层对整个土层的综合渗透系数有很大的影响，基于CPTU预测平均等效渗透系数的方法接近于抽水试验值，能够综合反映土层的渗透特性，方法具有一定的适用性。
　　5.基于流固耦合分析原理，利用Midas GTS有限元软件，对苏州地铁红庄站深基坑工程进行了开挖降水数值分析，验证了基于CPTU测试确定渗透系数和压缩模量等参数的可靠性;计算分析了考虑降水影响和不考虑降水作用下基坑工程的变形特征，包括围护结构水平位移、坑底隆起变形、墙顶竖向位移和坑外地面沉降等，结果表明:考虑降水作用的围护结构水平位移、坑后地面沉降值比不考虑降水作用的火，而墙顶竖向位移与坑底隆起值比不考虑降水作用的小，且更接近于实际情况。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 基坑工程中强度参数确定方法研究现状

1．2．1 粘聚力和内摩擦角

1．2．2 不排水抗剪强度Su

1．3 基坑工程设计中土体变形参数研究现状

1．4 深大基坑中土体固结渗透特性测试研究现状

1．4．1 土的固结系数确定方法

1．4．2 土的渗透系数研究现状

1．5 考虑工程降水影响的基坑工程变形研究现状

1．6 本文主要研究内容及技术路线

第二章 基坑工程中基于CPTU的强度指标研究

2．1 基于CPTU的强度指标确定方法研究

2．1．1 计算理论与方法

2．1．2 试验概况

2．1．3 试验结果及比较

2．2 基于CPTU的深基坑稳定分析方法研究

2．2．1 不同强度指标计算土压力分析

2．2．2 苏州地铁车站基坑稳定分析

2．3 本章小结

第三章 基坑工程中基于CPTU的压缩模量确定方法研究

3．1 基于CPTU的压缩模量确定方法

3．2 基于剪切波速的方法

3．3 SCPTU试验概况

3．4 Es确定方法的对比研究

3．5 本章小结

第四章 基坑工程中基于CPTU的渗透系数确定方法研究

4．1 基于CPTU测试的渗透系数确定方法研究

4．1．1 不排水状态粘性土渗透系数确定方法

4．1．2 部分排水状态下中间土渗透系数确定方法

4．2 苏州土层等效渗透系数确定方法研究

4．2．1 抽水试验概况

4．2．2 等效渗透系数

4．3 本章小结

第五章 考虑工程降水影响的深基坑变形分析

5．1 渗流应力耦合分析基本方法

5．1．1 渗流固结耦合方程

5．1．2 渗流固结耦合的数值算法分析

5．2 工程实例

5．2．1 工程概况

5．2．2 红庄站基坑降水数值分析模型

5．2．3 基坑开挖降水引起的位移分析

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本文主要研究成果

6．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的科研成果