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摘要 博士学位论文摘要 结合兰州地区黄土的特点, 分析总结了不同施工活动对土体扰动的影响因素, 系统研究了受施工振动土体
的工程性质, 获得以下主要成果:
(1) 受施工活动的扰动影响, 引起土体应力状态、应力路径的改变, 土体的孔隙比、含水量及压密固结状态发生变化, 某些施
工方法还可能引起土体成分的混合置换、化学成分的改变, 这些主要指标的变异将影响土体强度、变形特性的改变。对密实度相
同的土体, 随含水量增加, 土体峰值强度降低; 对含水量相同的土体, 随密实度增加, 其峰值强度增加。
(2) 三轴加载试验表明, 在较小的侧压力作用下, 含水量较低或密实度较大的土体, 随着荷载的增加, 其体积应变表现为剪胀
性, 其余表现为剪缩性。不同的卸载应力路径, 其破坏形式不同, 孔隙比的变化规律也不同, 对以侧向卸载为主, 其e 随卸载过程
不断减小, 破坏形式为压缩破坏; 对竖向与侧向卸载比例相同的应力路径, 卸载过程中e 保持不变; 对以侧压加载为主, 其e 随加
载过程不断增大, 破坏形式为挤长破坏。不同应力路径下应力2应变曲线差别很大, 就破坏时的轴向应变而言, 挤长破坏要比压缩
破坏小很多, 约为1ö 3～ 1ö 2。对于同一种破坏形式(如挤长破坏) , 其抗剪强度指标基本接近; 若对于不同的破坏形式, 其抗剪强
度指标不同, 挤长破坏的粘聚力c 比压缩破坏低15% 左右, 挤长破坏的内摩擦角U比压缩破坏低21% 左右, 因此采用常规加载强
度变形数据代替卸载问题是偏于危险的。
(3) 黄土受卸载扰动后的应力2应变曲线呈双曲线, 具有良好的归一化特性; 其初始的变形模量比常规加载情形高得多。
(4) 基坑开挖卸载作用产生对周围土体的扰动, 侧向扰动范围约为开挖深度的113 倍, 在基坑底部的竖向扰动范围约为开挖
深度的3 倍。
(5) 强夯施工对土体产生的扰动范围可分为强扰动区、中扰动区、被动扰动区及弱扰动区, 在强夯作用的强扰动区, 士体的密
实度、比贯入阻力、承载力、锤击数等有大幅度提高; 在中扰动区, 也有一定提高。
(6) 提出了考虑建筑物附近地面最大水平加速度、最大水平速度、振幅及建筑物强度刚度等因素的强夯所引起的扰动影响系
数, 可用来衡量强夯振动对建筑物扰动程度。推导了在非饱和黄土中打桩扰动的小孔扩张理论公式, 根据模型试验实测资料, 初
步划分为受打桩扰动影响周围土体的强、中、弱、非扰动区及桩底扰动增强区与桩周地表隆起区。
(7) 土体受加筋扰动作用后表现明显的各向异性, 土工合成材料加筋土表现为应变软化特性, 推导了加筋土挡墙正交各向异
性基数解及土工合成材料加筋土应变软化的本构方程。加筋土挡墙的模型试验与数值分析结果表明, 采用合适的加筋方案, 加筋
扰动作用导致加筋土挡土的面板只承受很小土压力, 荷载通过筋条位力来平衡。
(8) 提出了在p 2q2e 坐标系中建立破坏曲面以描述扰动的概念, 建立了以平均应力、偏应力及孔隙比增量相对值的扰动度公
式, 可用于衡量受不同施工扰动影响对周围土体的扰动程度。
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| 关键词 ：
施工扰动,
应力状态,
应力路径,
卸载,
基坑开挖,
强夯,
挤土效应,
扰动度
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收稿日期: 2000-01-28
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