软土基坑被动区加固的受力机理分析

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珠江三角洲、长江三角洲出海口等地区,由于受到河流冲击以及淤泥沉积的影响,存在着大量的软土。在这种软土地区进行基坑开挖时若由于支护设计不当,软土被动区提供的抗力过小,极容易造成围护结构变形过大、周围地表沉陷及坑底隆起,严重影响基坑的稳定及其邻近设施的安全与正常使用;而被动区加固方案能在基坑开挖全过程中起到加强的效果,并且经过长期的实践研究,加固效果显著。本文介绍了现阶段被动区加固涉及的相关理论研究,包括被动区加固常用材料的基本性质、经典理论中与被动区模型中不同的土压力计算方法、各种经典的挡墙稳定性计算方法在被动区挡墙加固前后计算中的适用条件与局限性等;并提出经典的安全系数计算方法并不完全适用于采用被动区加固方案的基坑挡墙,在进行软土基坑重力式挡墙被动区加固机理分析的过程中,采用有限元分析更为合理。然后,本文以软土基坑水泥土挡墙及其被动区土体为研究对象,运用PLAXIS2D有限元软件建立软土基坑加固模型,对开挖过程中水泥土挡墙水平位移及应力等相关内容进行了较深入的研究,讨论了加固前后模型的挡墙失稳趋势、抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性及墙底反力等方面的异同及其原因;并着重分析了被动区加固的机理及其对挡墙的抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性的影响,得出以下结论:1)软土基坑采用被动区加固方案后,其挡墙被动区土体刚度改变,进而导致水平应力分布改变,被动土中水平应力合力作用点上移,最终抗倾覆稳定性增强。2)采用被动区加固方案后,在应力扩散作用下加固土引起更大范围的被动区土体承担水平荷载,进而提高了挡墙抗滑移稳定性。3)被动区加固后,挡墙底部应力分布趋于平缓,对其底部承载力安全性有利。
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