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盾构施工对既有建(构)筑地基承载力影响及加固土体稳定性分析

王忠凯 徐光黎

王忠凯, 徐光黎. 盾构施工对既有建(构)筑地基承载力影响及加固土体稳定性分析[J]. 地质科技通报, 2020, 39(4): 109-116. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0414
引用本文: 王忠凯, 徐光黎. 盾构施工对既有建(构)筑地基承载力影响及加固土体稳定性分析[J]. 地质科技通报, 2020, 39(4): 109-116. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0414
Wang Zhongkai, Xu Guangli. Effect of shield tunneling construction on bearing capacity of foundation of existing buildings and stability analysis of reinforced soil[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(4): 109-116. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0414
Citation: Wang Zhongkai, Xu Guangli. Effect of shield tunneling construction on bearing capacity of foundation of existing buildings and stability analysis of reinforced soil[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(4): 109-116. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0414

盾构施工对既有建(构)筑地基承载力影响及加固土体稳定性分析

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0414
基金项目: 

国家自然科学基金项目 41772314

详细信息
    作者简介:

    王忠凯(1990-), 男, 现正攻读地质工程专业博士学位, 主要从事地下隧道施工对周边环境影响方面的研究工作。E-mail:wzk4016@163.com

    通讯作者:

    徐光黎(1963-), 男, 教授, 博士生导师, 主要从事地质灾害及防治新技术研究和教学工作。E-mail:xy1963@cug.edu.cn

  • 中图分类号: P642

Effect of shield tunneling construction on bearing capacity of foundation of existing buildings and stability analysis of reinforced soil

  • 摘要: 针对目前盾构施工既有建(构)筑地基加固依靠经验,缺乏完善理论作为支撑的现象,有必要研究盾构掘进中、离开后既有建(构)筑地基承载力影响机理及加固后土体稳定性。为了解水泥土加固体的受剪工作状态,开展水泥土三轴试验,结果表明,当偏应力达到屈服之前,(σ1-σ3)-ε1关系近似直线,应变很小,且加固体与未加固土抗剪强度相差甚远,稳定性分析时,不考虑加固体位移及其外侧未加固土对剪力的分担。盾构掘进中,其周围土体受到挤压产生的剪应力,扩散至桩侧形成附加正摩阻力,基桩承载力提高;盾构离开后土体卸荷,桩侧产生负摩阻力,基桩承载力降低。盾构施工中加固体上段内侧受被动或主动土压力,外侧及下段受静止土压力,土压力差产生剪应力,潜在滑动界面产生拉、压应力,并导出加固后土体复合滑动面安全系数公式,通过工程实例验算加固体强度及加固后土体的稳定性。

     

  • 图 1  水泥土(σ1-σ3)-ε1关系曲线

    Figure 1.  (σ1-σ3)-ε1 curve of cement-soil

    图 2  盾构施工纵向扰动分区

    Figure 2.  Shield tunneling construction longitudinal disturbance partition

    图 3  盾构施工横向扰动范围与受影响建筑物关系

    Figure 3.  Relationship of transverse disturbance range and affected buildings in shield tunneling construction

    图 4  盾构周围土体剪应力分布τ-r曲线

    Figure 4.  τ-r curve of shear stress distribution of soil around the shield tunnel

    图 5  不同长度的桩对承载力的影响

    Figure 5.  Effect of piles of different lengths on bearing capacity

    图 6  加固体土压力及加固后土体抗滑稳定计算示意图

    Figure 6.  Schematic diagram for calculating earth pressure and anti-sliding stability of reinforced soil

    图 7  加固体应力分布简图

    Figure 7.  Stress distribution diagram of reinforced body

    图 8  既有基础底板下注浆控制沉降

    Figure 8.  Grouting control settlement under the existing foundation floor

    图 9  隧道周围加固示意图

    Figure 9.  Strengthened sketch around tunnel

    图 10  平和打包厂地基加固示意图

    Figure 10.  Sketch of foundation reinforcement in Pinghe Dabao Factory

    图 11  开挖轮廓壁附加剪应力计算图

    Figure 11.  Calculation diagram of additional shear stress on excavation contour wall

    表  1  土样的基本物理力学性质

    Table  1.   Basic physico-mechanical properties of soil samples

    土层 容重γ/(kN·m-3) 相对密度ds 含水量wB/% 液限wl/% 塑限wp/% 压缩模量Es/MPa
    粉质黏土 18.75 2.72 31.39 33.44 19.81 5.23
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    表  2  加固体剪应力计算

    Table  2.   Calculation of shear stress of reinforced body

    施工阶段 上段长度/m 下段长度/m 被(主)动土压力/(kN·m-1) 桩外侧E0/(kN·m-1) 压力差/(kN·m-1) 平均剪应力/kPa
    掘进中 11.8 8.5 1 627.2 601.6 1 025.6 176.8
    离开后 11.3 8.7 443.6 566.0 122.4 21.1
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2019-04-27

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