基坑開挖過程的試驗(yàn)與數(shù)值模擬及土的微觀結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、隨著高層建筑、地鐵、核電站等大型重要工程的建設(shè)和發(fā)展,深基坑工程已成為巖土工程領(lǐng)域的重要課題.土體在開挖卸荷條件下的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀力學(xué)特性是確定深基坑工程模擬分析和設(shè)計(jì)計(jì)算特征參數(shù)的依據(jù).長期以來,深基坑工程數(shù)值分析與設(shè)計(jì)計(jì)算所采用的土體強(qiáng)度參數(shù)均由常規(guī)三軸試驗(yàn)方法獲得,忽略了深基坑開挖卸荷的特定條件,使得基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的土壓力及變形的實(shí)測值與計(jì)算值存在一定的差異.該文結(jié)合基坑開挖工程的實(shí)際特點(diǎn),利用光學(xué)顯微鏡和分形理論研究了土體經(jīng)過卸荷

2、過程后的微觀結(jié)構(gòu).對(duì)比常規(guī)三軸試驗(yàn)方法,對(duì)基坑開挖過程進(jìn)行了試驗(yàn)和數(shù)值模擬.主要研究內(nèi)容和成果如下:1.針對(duì)深基坑開挖卸荷的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài),通過對(duì)常規(guī)應(yīng)變控制式三軸儀的改造,設(shè)計(jì)了符合基坑開挖特點(diǎn)的三軸試驗(yàn)方法.選取天津市區(qū)同一地點(diǎn)不同深度的飽和土體進(jìn)行模擬基坑開挖過程的試驗(yàn)研究,并與相同土體的常規(guī)三軸試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析.研究表明:不同應(yīng)力路徑三軸試驗(yàn)方法得到的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)明顯不同,說明不同應(yīng)力路徑對(duì)天津市區(qū)典型飽和土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)具

3、有一定影響.2.土的抗剪強(qiáng)度與土的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān).該文從土的微觀結(jié)構(gòu)入手,利用光學(xué)顯微鏡對(duì)不同應(yīng)力路徑三軸試驗(yàn)的土樣進(jìn)行孔隙大小及分布的對(duì)比研究.對(duì)比原狀土的微觀結(jié)構(gòu)特性,定量地分析了不同應(yīng)力路徑三軸試驗(yàn)土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)不同的原因.3.基于分形理論適合于研究復(fù)雜不規(guī)則圖形的特點(diǎn),該文對(duì)分形理論在土體微觀結(jié)構(gòu)研究中的作用進(jìn)行了深入分析.定義了研究土體中孔隙分布狀況的平面分形維數(shù).利用MATLAB語言編寫程序,對(duì)土體微觀結(jié)構(gòu)圖片進(jìn)行了平面