基于考虑强度各向异性的软土基坑抗隆起稳定性上限分析

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1、同济大学土木工程学院硕士学位论文考虑强度各向异性的软土基坑抗隆起稳定性上限分析姓名：宋晓宇申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：黄茂松20070801摘要稳定和变形是岩土工程领域两个基本问题。基坑开挖支护即是基础工程中的一个传统课题，也是一个难题。随着城市高层建筑和地铁的建设，这个问题提愈来愈突出。坑支护开挖坑底稳定计算的方法主要由三大类，即：传统的极限平衡法、非线性有限元分析、基于上限和下限的塑性极限分析本文研究的目标是土体应力应变各向异性对软土深基坑抗隆起稳定性的影响。本论文的主要工作就是，从各向异性本构模型出发，推导

2、软土不排水强度公式，采用极限分析上限法，从各向异性的角度研究了土体强度各向异性和应力主轴旋转对软土深基坑抗隆起稳定性的影响。分析结论得知，在分析软土深基坑开挖抗隆起稳定性分析的重要性及可行性本课题取得了如下创新性的研究成果：1．从各向异性本构模型出发，推导软土不排水强度公式，采用极限分析上限法，从各向异性的角度研究了土体强度各向异性和应力主轴旋转对软土深基坑抗隆起稳定性的影响。2．软土深度基坑开挖，基于不捧水强度的抗隆起稳定性分析考虑土体强度各向异性的必要性和可行性。3．不考虑土体强度各向异性时，不论是基于软粘土不排水强度随深

3、度是否发生变化，计算的抗隆起安全系数均偏大，这样直接导致整个基坑设计偏于不安全。4．运用极限分析上限定理和土体应力各向异性强度公式分析基坑抗隆起稳定性，表明在各向异性比为l时，TetT．aghi公式是上限分析，而Bejerrum-Eide公式并不是严格意义上的上限5．本文计算方法物理概念清晰，可以根据一般室内三轴压缩和拉伸试验或平面应变压缩和拉伸试验求出土体强度各向异性比代入计算；同时可以同时考虑天然软土强度和前期有效固结压力的关系。最后，关于进一步研究的方向进行了简要的讨论．摘要关键词：饱和软粘土，各向异性，应力主轴旋转，基

4、坑开挖，抗隆起稳定性，上限分析。ⅡABSTRACT玎

5、estabilityanddisplacementarctwoclassiealproblemsingeoteehrticaleagineerin吕Fordeepexcavationsinsoftclay,thedesignofthelateralearthsupportsystemiSoftencontrolledbystabilityrequirements．Incurrentpractice．basicallytherealethreemethodsusedtoper

6、formstabilitycalculationsforbracedexcavations：(I)limitequilibriummethods；(2)nordinearfinite-elemcatmethods；(3)upperandlowerboundlimitanalysis．Themethodproposedinthispaperisusedtoanalyzethebasestabilityofdeepexcavationsinanisotropicsoftclay．ItiSderivedfromtheUpperbou

7、ndtheoryandstrengthreductiontheoryassumingthePrandtl’Ssoilslidefailuremodesuitableforacriticalbasalstabilitywhichcallconsidertheanisotropyandnonlinearfeatureofclays．1rI坨eomparisonbetweentheresultofthecurrentmethodandthenumericalresultspresentedbyHashashandWhittle(19

8、96)foranexcavationinnormallyconsolidatedBestonblueclay,demonstratesthemethod’Sabilitytosimulatethestrengthanisotropyandnonhomogeneityofsoilonthebasalstabilityofdeepexcavations．Furthermore，thismethodalsoshowsgoodaccuracyinback．analyzingthesafetyfactorfortwobasefailur

9、ecasesinShan曲aiandTaipeirespectively．Generallytheconclusionofthepapercallbesummarizedasfollows．11坞mainachievementsofthisthesisa∞aSfollows：