基于原位测试参数的深基坑工程设计方法研究

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随着城市化发展和地下空间开发战略的实施,我国深基坑工程数量和规模均呈现出国际空前水平。国内外目前基坑工程设计相关规范及工程设计主要采用室内试验所获得的土工参数作为深基坑工程设计计算依据,往往出现基坑变形量过大、基坑失稳等问题。能否采用原位测试参数进行基坑工程设计是岩土工程界面临的技术问题。
  本文以江苏省科技计划项目“常州地区富含承压水地层地铁车站深基坑支护关键技术研究”(2018ZD173)为依托,结合常州轨道交通1、2号线工程,以常州地区典型浅层土层为研究对象,采用原位测试技术(CPTU、DMT)、室内试验、现场监测和理论分析相结合的方法,对基于原位测试参数的深基坑工程设计应用方法进行了系统研究。主要研究内容和成果如下:
  (1)系统回顾了国内外原位测试试验及其在工程应用的研究现状,总结了孔压静力触探(CPTU)和扁铲侧胀试验(DMT)应用于基坑工程方面的研究成果,指出了这些研究中存在和需要解决的问题,并提出了本文的研究思路和研究内容。
  (2)为准确地确定常州轨道交通沿线典型土层基坑工程设计参数,以常州地铁1、2号线41个地铁车站为工程依托,对常州地区的地形地貌分区特征,第四系地质概况,工程地质和水文地质条件进行了全面的调查分析,并对 41 个车站深基坑工程进行了大量的岩土参数统计,通过统计分析给出了常州深基坑工程设计参数的建议值范围。
  (3)通过对比分析常州及其周边长江中下游冲积平原地区各区域(苏州、上海、无锡)相关地质历史,对常州地区典型土层应力历史进行了深度分析,发现常州地区浅层典型土层由于应力历史的缘故具有较大的超固结比,在进行基坑工程设计时应考虑其超固结特性。系统总结了国内外基于原位测试确定土体超固结比的研究成果,结合室内试验和现场原位测试,提出了基于原位测试的土体超固结比OCR确定方法。
  (4)分析了基坑工程设计中的重要参数静止土压力系数(K0)的主要影响因素,总结了国内外基于原位测试确定静止土压力系数的系列研究成果,通过室内试验结果与现场原位测试预测的值进行对比,研究表明,扁铲侧胀试验确定静止侧压力系数的方法相比于其他方法是较为可靠的。
  (5)选取具有代表性的典型车站青枫公园站,结合自主研发原位地下水位触探仪,对典型承压含水层进行施工阶段的抽水试验,总结了基坑地面沉降计算方法,并进行了基坑降水地面沉降的原位测试确定方法评价研究,通过反演分析方法,得到了常州地区⑤层砂土层压缩模量的经验关系式(Es=3.83×qc),并对DeBeer提出的无黏性土地基计算方法中的压缩系数进行修正,在此基础上得到的预测沉降与实测沉降的比较表明,基于静力触探预测地基沉降比基于室内试验预测沉降更接近于实际情况。
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