[发明专利]砂性土地层桩墙式基坑围护结构位移相关土压力的确定方法

说明书

本发明提供了一种砂性土地层桩墙式基坑围护结构位移相关土压力的确定方法。所述方法通过对基坑围护几个设计深度范围内各层土体取样测定孔隙比和相对密实度，进行平面应变加/卸载试验，绘制应力应变曲线，计算土体内摩擦角、初始模量及失效比，最终可以得到支护结构任意深度处的主动与被动土压力大小。该方法不仅可以针对任意位移大小下砂性土地层桩墙式基坑围护结构的主动及被动土压力大小进行计算，还可以考虑土体成层性的影响，更加符合实际情况，技术方案步骤清晰，计算方法简单，可以在实际工程中运用以减少工程中的人力、物力，减小围护材料的浪费，具有很好的推广应用价值。

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种砂性土地层桩墙式基坑围护结构位移相关土压力的确定方法。

背景技术

地下空间作为一种宝贵的自然资源，已经得到世界上许多国家的重视。目前我国各大城市地下空间的开发利用已经进入更高质量、更高水平、更高层次的新阶段，因此也不可避免地出现了大量紧邻既有建构筑物的基坑开挖施工。此类工程建设过程中，保障基坑安全性的关键因素在于基坑围护结构土压力的计算与确定。对于紧邻既有建构筑物的深基坑工程，在围护结构严格的变形控制要求下，其两侧土体一般无法达到极限状态，实际作用在围护结构上的土压力大小与围护结构的实际变形大小有关。传统的朗肯与库伦土压力等理论仅能计算极限状态下的土压力大小，而现有规范当中对于非极限状态下基坑围护结构土压力大小的计算方法，如m值法，等值梁法等则存在不同地区不同土质土质计算参数难以确定，人为干扰因素较大的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种砂性土地层桩墙式基坑围护结构位移相关土压力的确定方法，以解决上述背景技术中涉及的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种砂性土地层桩墙式基坑围护结构位移相关土压力的确定方法，所述方法包括以下步骤：

(1)对基坑围护结构设计深度范围内的各层土体进行取样；

(2)测定各层土体的孔隙比e_i及相对密实度RD_i；

(3)采用取样得到的土体，在实验室内采用K₀固结法制备孔隙比为e_i的单元体土样，土样初始应力状态为：K_0iσ_z＝σ_y＝σ_x，并进行平面应变状态下的加载/卸载试验；对每层土体各选取三组或以上不同的σ_z分别进行加载及卸载试验；

(4)根据平面应变单元体试验的结果，绘制加载/卸载试验的土体应力应变曲线；

(5)根据应力应变曲线，计算各层土体的内摩擦角加载试验中土体的初始模量E_ci和失效比R_ci，以及卸载试验中土体的初始模量E_ei和失效比R_ei；

(6)按如下公式计算该桩墙式基坑围护结构任意深度z处的主动土压力与被动土压力。

主动土压力：

被动土压力：

进一步的，所述步骤(3)中的平面应变状态下加载/卸载试验，试验过程中保持Z方向应力σ_z大小不变，y方向应变ε_y大小不变，在x方向进行加载及卸载。

进一步的，所述步骤(4)中绘制土体应力应变曲线，纵坐标为x方向主应力的变化量△σ_x，横坐标为x方向应变ε_x；加载或者卸载试验曲线中，应变均以压应变为正，拉应变为负。

进一步的，所述步骤(5)中加/卸载试验土体初始模量及失效比的确定方式为，采用以下公式对试验得到的土体应力应变曲线进行拟合：