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随着海南国际旅游岛建设上升为国家战略,与之配套的基础设施建设已经大规模展开。在这种形势下,深入研究海南岩浆岩风化成因的区域性红土的工程性质,总结分析影响红土基坑边坡稳定的主要因素,探索这种红土基坑边坡在施工过程中的变形规律,对这种红土的理论研究与工程实践都具有一定的意义。
本文在研究海南红土的形成机理及其主要工程性质的基础上,分析了影响红土边坡的主要因素,对红土边坡的自稳高度进行了计算;总结了海南地区常用的基坑支护方案,对各种方案的优缺点及其适用范围进行了评价;并以海口市地标工程--新海航大厦基坑支护方案为实例,在系统分析基坑监测成果的基础上,对该基坑的支护方案做出了评价,总结了该红土基坑在施工过程中的一些变形规律;最后,采用灰色系统理论的方法对基坑变形进行了预测,探讨了GM(1,1)模型预测红土基坑变形的可行性及其适用条件。主要结论如下:
1.海南红土与诬南地区红粘土形成的母岩类型和气候条件不同。海南红土多为岩浆岩风化形成,其中玄武岩风化形成的红粘土尤为典型;西南地区红粘土多为碳酸盐岩风化形成。两者在一些物理指标上表现出相似性。西南地区红粘土抗剪强度更高;二者土层剖面特征不同:红粘土中土洞发育现象更为明显。
2.水、气候条件、风化作用、开挖是影响红土基坑边坡稳定的主要因素。土中含水量的变化影响土体的粘聚力大小,对基坑稳定产生影响。红土在失水条件下,土体内部会产生裂隙,裂隙的发展进一步影响基坑边坡的稳定。施工参数的选择,对保持基坑稳定具有重要影响。
3.利用卡尔曼公式法和泰勒图解法进行直立红土边坡自稳高度计算结果表明,两种方法计算结果极为相似。对斜坡进行自稳高度计算结果表明,泰勒图解法比较适合求解斜坡自稳高度。当边坡坡角在60~90°之间,粘聚力在10~25kPa之间,内摩擦角在5~25°之间变化时,红土边坡自稳高度范围为2.3~16.9m。
4.现场监测数据表明,基坑开挖是造成基坑周边土体变形的主要原因,基坑降水对基坑变形存在影响。基坑变形不会随着基坑开挖结束立即趋向于稳定,基坑开挖结束后20天以内,是基坑围护结构及周围土体变形较为明显的一个阶段,在此期间,监测单位应密切关注各监测项目的数据变化,及时反馈监测信息。施工单位应加强对围护结构的维护工作,保证基坑安全。
5.可以采用灰色理论对红土基坑变形进行预测,但必须验算数据是否满足建模要求,以及所建灰色模型的精度。同时还应认识到灰色预测只是一种半定量或定性的分析方法,并不能够完全准确的预测基坑的变形破坏。只能在相对准确的基础上,对基坑变形趋势进行分析,减少潜在破坏可能。