范文一：深层土体水平位移监测探讨

深层土体水平位移监测探讨

2010年第1期

总第139期

福建建筑

FujianArchitecture&Construction

Nol?2010

Vol?139

深层土体水平位移监测探讨

佘清荣

(福建省华厦建筑设计院350004)

摘要:本文筒述深层土体水平位移监测技术,提出了监测实施中影响监测综合精度

的因素以及减小误差的几个关键点,最后给

出实例,希望有益于以后的工程实践.

关键词:深层土体水平位移伺服加速度式测斜仪测量误差

中图分类号:U416.111文献标识码:A文章编号:1004--6135(2010)01一()()9O—O2

Adiscussiononhorizontaldisplacementmonitoringindeepsoil SheQingrong

(FujianHuaxiaInstituteOfArchitecturalDesign350004) Abstract:Anewlymonitoringtechniqueforhorizontaldisplacementindeepsoilisbrieflyintr

oducedinthispaper.Severalkey

pointsoninfluencingfactorsofcomprehensivemonitoringandreducingerrorsarealsopropo

sed.Ultimately,itisappliedinsome

engineeringcasesIanditisprovedthatthistechniquewillbebeneficialtothefutureengineerin

gpractice.

Keywords:HorizontaldisplacementindeepsoilServo--controlledaccelerometerinclinom

eterMeasurementErrors

一

,概述

在城市建设中,工程建设对周围环境的影响越来越引起重 视.在建筑基坑开挖工程,桩基施工工程中,土体变形的控制 是关系到工程成败的关键问题之一.在土体中进行深基坑开 挖或施打工程桩,引起土体应力的变化,导致土体产生位移变 形.土体的位移引起或危及周围建筑物,道路或地下管线的正 常功能.这些变形包括水平和竖直位移,而控制深层土体水平 位移是桩基工程施工监测及基坑开挖工程监测的一个重要内 容.

二,监测原理及技术

监测基坑围护结构或土体的深层水平位移,目前多数工程 中常用,精度高,稳定性好的例谈仪微机

是以伺服加速度计作为敏感

元件的数字显示滑动式测斜

仪.在专门的测斜导管中使

用,导管内径4O,70mm,内壁;测头

开有二组正交的导槽,将导管1

预埋在被测土体内部,导槽方测斜管

向对准测斜方向.

测斜仪由测头,电缆,测图l测斜示意图

读仪构成(见图1).测头的导

轮沿着测斜管的导槽沉降或提升.测头传感器可以敏感导管 在每一深度处的倾斜角度,输出一个电压信号在测读仪上显示 出来.测头测出的信号是以倾斜导管导槽为方向基准,在某一 作者简介:佘清荣,男,1963年6月出生,地质专业,本科,高 级工程师,注册岩土工程师,从事岩土工程勘察, 设计与施工图审查工作.

收稿日期:2?9一l2一O7

深度处测头上下导轮标准间距L上的倾斜角的函数,可直接

换算为水平位移.

用测头连续在任一深度i

点上测试的总位移6一?i

(见图2)

艿一?LsinOi(1)

式中:任一点水平位移

(n1m)

L一量测点的分段长度

(mm)

一

量测管轴线与铅垂

线夹角(.)

三,影响量测的综合

精度因素

图2测斜原理示意图

准线

1,实际上测斜管是一条空间曲线.在量测实施中,我们在 预埋测斜管时将测斜管内一组导槽方向对准预测斜方向.比 如对于基坑开挖工程,一般是垂直于基坑开挖面方向.式(1)是 假定土体变形在一个平面内发展的.但由于测斜管在生产,运 输时造成一定的扭角存在,另外安装时连接处必然导致扭角存 在,还有埋人时浇注混凝土造成的扰动等因素导致测斜导管可 能存在一定的扭曲.从而测斜管可能不处在一个平面上,而形 成一条三维空间曲线.而扭转带来的误差,无论是导槽顺时针 或逆时针扭转,都将导致量测结果偏小.

2,参考点的选取.由式(1)可知i点的位移可以由上而下 累加或由下而上累加,因此理论上可以选取管口或管底作为参 考点.但是对于福州的深厚软土层中的基坑开挖或桩基工程, 即使测斜管深度达2,2.5倍基坑开挖深度,测斜管孔底位移

也是实际存在的.对于桩基施工工程更是如此.如果假定孔 底不动的量测结果将偏小.因此鉴于测斜管孑L底位移的实际 2010年O1期总第139期佘清荣?深层土体水平位移监测探讨 存在和无法精确量测,必须以测斜管I=I作为基准点进行修正, 采用自上而下累加计算不同深度每个测点的绝对位移.在基 坑开挖监测或桩基工施工程监测中观测测斜管孔口的平面位 移一般可采用小角度法和视准线法_1].

3,测斜仪在相反180.的读数之和理论上应为0,但由于仪 器及导管影响,和数不等于0.因此对每个测孔要进行正反 180.测两次,以消除加速度计固有偏差l<0的影响.以正反两 次读数差计算水平位移,这样可消除仪器固有误差. 另外为保证初始值的正确性,应进行两组测量(每组正反180. 测两次,相当于经纬仪正倒镜四次),取其均值作为初始值. 4,测头导轮间距基准及测点间距.测斜仪的原理是测定 测头上下导轮间的斜率,并以此计算各段的水平位移,即以测 量中的测头导轮的平均斜率来代表被测段测斜管的曲线.因 此在测量中,我们使用的CX一01测斜仪测头导轮间距 500mm,采用测点间距500mm,这样在测量时曲线衔接完好, 则整条曲线能完整地测出来.

在实际工程中,因为数据量较大,有时采取lm测一次,即 测点间距取lm,这样被测段的斜率就延伸为lm内测斜管的 斜率.如果测斜管是单向倾斜的,造成的误差尚小.若测斜管 在lm内有突变或反弯点则造成的误差将较大.因此量测时 测点间距尽量采用500mm,即测点间距等于测头导轮间距基 准值.

5,钡4点的位置要固定.测点的位置是否固定对精度的影 响很大.我们在实际量测有这种体会,即测点位置移一点,数 值可能变化很大,尤其是在测斜管的接口处更是如此.因此要 做到每次量测要固定在测斜管的同一深度位置上,测头要准确

到位.这样能自行抵消导槽内的凹凸不平引起的误差,减小数 据离散性.

6,测斜管的选用及埋设技术.测斜仪的综合精度主要由 四方面控制,在测头的灵敏度,接收仪精度,电缆性能固定时, 测斜管的性能及安装埋设质量是影响测斜精度的主要因素. 测斜管必须顺直,截面尺寸正确,有一定刚度,能承受较高 的周围压力,同时也应有一定的柔性,能适应地基变形.对于 预钻孔埋管,成孔后应尽快埋人,向钻孔内逐节加长直至设计 深度并向测斜管中注水以提高埋设深度并减少弯曲扭转.尽 可能使一组导槽垂直可能变形方向.然后在测斜管和钻孔孔 隙内回填砂,使导管和周围土体耦合良好,使量测的变形能够 真正反映土体变形.对于埋设在混凝土灌注桩中的测斜管,测 斜管应与钢筋笼捆绑结实,以减小混凝土浇注时的影响,并尽 量保持测斜管顺直,使一组导槽垂直可能变形方向. 测斜管应在正式测读前5d以前安装完毕.并在3,5d内 重复测量3次以上,判明测斜管处于稳定状态后方可开始正式 测量工作[z3.

测斜管接口应处理得当并密封严实,以免泥砂进入,粘附 导槽,影响精度,严重者导致堵塞,测头无法通过,使观测中断. 因此应注重密封工作,提高测斜管的埋设成功率. 四,工作实例

某大厦,二层地下室,基坑开挖深度8.90m,围护结构为钻 孔灌注桩,中一800rrml,围护桩长L一19mm,压顶圈梁b×h一 1200mm)<700mm.二道水平钢管内支撑(直径609mm,壁厚6 —10mm).地层结构如下:O,3.10m为杂填土,3.10,3.70m 为粘土,3.70~15.60m为淤泥,15.60~20.50m为粉质粘土. 采用航天工业总公司三院三十三研究所的CX一01数字 显示测斜仪.测头指示如下[3].

传感器灵敏度每500mm测管?0.02mm

系统总精度每15m测管?4mm

导轮间距基准500mm

测量范围O,?53.

测斜管采用PVC测斜管绑在

钢筋笼上预先埋入围护桩中,桩顶

水平位移用日本TOPCON全站仪

定测,图3为实测典型曲线.从曲

线中可看出,在开挖面附近位移值

最大.实测表明各测孔水平位移

曲线的变化规律性较好,量测结果

满足设计和施工要求,保证了工程

的顺利安全进行.

五,结语

1.进行基坑开挖工程或桩基

施工监测深层土体水平位移,采用

测斜仪是当前能满足工程精度要

求的最为有效的方法.

深度(m)

图3实测典型曲线

2.应注重量测和埋设技术,克服导致误差的因素,在今后 的工程中总结经验,不断完善测试仪器和测试技术. 参考文献

Eli林宗元主编.岩土工程试验监测手册[C].辽宁科学技 术出版社.

[2]Cx—O1数字显示测斜仪使用说明书,航天工业总公 司三院三十三研究所.

(上接第117页)

模拟3次),嵌岩灌注桩模拟(不同状况,模拟3次),陡峭穹顶 浇注模拟(2次),特种镍铬合金异型板焊接安装模拟等等.

5.5保证长远运营的稳定,安全,可靠.试车调试,严格执行 程序和验收准则.

运作程序在试车过程中进行验证,接收移交有完整记录. 如对于中压MV开关设备,包括了绝缘,避雷,断路,互感,耐 压,远控多方面技术参数的测试.供电系统联合调试,移交,直 到全厂联动运行的各个过程,步步都要有完整的技术指标验收 记录.

参考文献

E]3中国建设监理协会组织编写,建设工程监理概论[M]. 北京:知识产权出版社,2003.

[2]中国建设监理协会组织编写,工程合同管理[M].北 京:知识产权出版社,2003.

E33全国一级建造师执业资格考试用书编审委员会编写, 建设工程项目管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2004. [4]特莱沃?L?杨,成功的项目管理EM3.严鸿娟译.长 春出版社,2002.

范文二：基坑工程中土体深层水平位移

2012年6月

第41卷增刊施工技术

CONSTRUCTIONTECHNOLOGY

95

基坑工程中土体深层水平位移研究

许剑峰

（上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海200240）

［摘要］以ANSYS有限元计算程序为软件平台，结合工程实例，对基坑的土体开挖、结构支护进行了数值模拟，分析了基坑施工引起的深层水平位移和基坑周围的地表沉降。［关键词］基坑；水平位移；监测；数值模拟［TU753中图分类号］

［文献标识码］A

［8498（2012）S0-0095-02文章编号］1002-

ResearchonSoilHorizontalDisplacementofFoundationExcavation

XuJianfeng

（SchoolofNavalArchitecture，OceanandCivilEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China）

Abstract：Basedonthein-situexcavationengineeringasanexample，anumericalsimulationissetupusingANSYSfinite

elementsoftware．Theexcavationstepsandsupportstructureismodeledinthesimulation．Thehorizontaldisplacementandsubsidencenearbyisanalyzed，andtheresultofsimulationisagreedwiththefieldmeasurement．

Keywords：foundationexcavation；horizontaldisplacement；monitoring；numericalsimulation

随着我国经济快速发展，城市化进程加速，城市建设中地下空间开发利用也越来越多。我国经济发达地区均处于东南沿海，此地区均为冲积平原，地下水位土体强度低，再加上土体研究的复杂性和不确定高，

性，造成近年来基坑工程事故不断，占基坑工程的20%，个别地区高达30%。事故大多为挡土墙结构位移过大甚至失稳，或因地基沉降造成周边建筑倾斜、管线破裂等。此类事故造成重大的经济损失和不良的社会影响。故基坑工程的设计研究、监控量测成为时下最热门的研究课题之一。1

基坑工程变形分析

基坑开挖不仅要保证基坑自身的安全和稳定，同时需要确保基坑周围土层移动及周围环境。

1）墙体变形分为水平变形和竖向变位。无支撑刚性支护结构随着基坑开挖，在墙后土压力作用下发生向基坑内的三角形水平位移或平行刚体移动。有支撑的柔性支护结构则表现为墙顶位移不变或逐渐向基坑墙体腹部向基坑内突出。同时，在基坑外挖过外移动，

程中由于土体自重应力的释放，致使墙体会有所上升。

2）基底隆起是由于基坑开挖卸荷，改变基坑底土体应力平衡状态，在基坑开挖深度不大时，坑底土体在卸荷后产生垂直弹性，具有中间隆起最高的特征。基弹性隆起也会很快停止。这种坑底隆坑开挖结束后，

［11-22收稿日期］2011-［］，作者简介许剑峰上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院硕士研

究生，上海市徐汇区康健路138号200240，电话：13816143840，E-mail：xu．jianfeng@ccdi．com

起基坑不会引起围护墙外侧土体向坑内移动。当开挖基坑内外土的高差形成达到一定深度且基坑较宽时，

的加载和地面各种超载作用，使围护墙外侧土体产生基坑底部出现塑性隆起，隆起量也逐渐向基坑内移动，

由中间大向两边大中间小的形式转化。但对于较窄的基坑则仍为中间大两边小的分布。

3）当基坑开挖时，基坑周围土体塑性区比较大，土的土体从围护结构外侧向坑内和坑底流塑性流动也比较大，

动，因此地表产生沉降。常见的沉降曲线如图1所示。

图1地表沉降曲线形式

4）基坑变形并不是每种变形单独发生，而是相互作用、相互联系。基坑开挖会造成墙体变形，墙体变形后会引起墙外侧主动土压力区的土体随着墙体变形向基坑内移动，使墙后土体水平应力减小，以致剪力增出现塑性区，致使地表下沉。而墙内被动土压力区大，

的土体向坑内移动，使坑底土体加大水平应力，以致坑坑底底土体增大剪应力而发生水平挤压和向上隆起，处形成局部塑性区，同时也会引起地表下沉。2

基坑监测

对于基坑工程，理论计算难以全面准确地反映基坑开挖过程中支护体系及土体的变化，故在理论分析指导下有目的地进行基坑工程监测具有非常重要的作用。

范文三：基坑深层土体水平位移及支撑内力测试分析

94

施 工 技 术

CONSTRUCTIONTECHNOLOGY2008年11月第37卷 第11期

基坑深层土体水平位移及支撑内力测试分析

陈利洲

(福建省建筑科学研究院,福建福州 350025)

[摘要]基坑深层土体水平位移及支撑内力是控制基坑安全最重要的两个指标。结合工程实例,通过预埋的测斜管监测深层土体水平位移变化情况,从中得出了基坑水平位移随着基坑开挖而发展,随着土体开挖停止而基本停止,呈台阶式发展的变化规律,并用深层土体水平位移来验证围护桩的长度;另外,通过埋设在支撑梁中的钢筋应力计,分析了支撑梁内力在整个施工过程中呈波浪形的变化规律,并将监测内力与理论计算内力相比较。[关键词]深基坑工程;深层土体;水平位移;支撑;内力;预埋件[中图分类号]TU433

[文献标识码]A [文章编号]1002 8498(2008)11 0094 03

TestAnalysisonHorizontalDisplacementofIn depthSoilBody

andInternalForceofSupportingStructureinFoundationPitConstruction

ChenLizhou

(Building&ScienceInstituteofFujian,Fuzhou,Fujian 350025,China)

Abstract:Thispaperprovidesatestanalysisofhorizontaldisplacementofin depthsoilbodyandinternalforceofsupportingstructureinfoundationpitconstruction.Thetestwasconductedonsiteusingembeddedpartstomonitorhorizontaldisplacementofin depthsoilbodyandinternalforceofsupportingstructureasthesetwoparametersareregardedasthemostimportantonesforthesafetyinfoundationconstruction.Accordingtotestresults,therelationshipbetweensoildisplacementandexcavationdepthwithregardtoexcavationprogressarerevealed,andthisisusedtoverifythelengthofsupportingpiles.Inaddition,thereisananalysisaboutthevariationofinteriorforceofsupportingbeams,andacomparisonofinteriorforcebetweenrealandcalculatedones.Keywords:foundationpit;in depthsoilbody;horizontaldisplacement;supportingstructure;internalforce;embeddedpart

因为岩土问题的多样性,基坑施工的成败不仅取决于设计与施工,还取决于基坑监测,以便随时了解土体及围护结构的变化规律,及时发现险情,调整设计与施工,防患于未然。福州地区软土层深厚、淤泥流动性较强,本文通过分析福州近年来一个特大基坑的监测数据,阐述了基坑变形规律。1 工程概况

某基坑开挖深度13 20m,呈100m 80m长方形,地上30层、地下3层,坐落于福州最繁华地段,西边离主干道约6 0m、南边离一已建高楼约4 0m、北边离内河约6 0m。围护结构采用 800mm@1000mm混凝土灌注桩、入土深24 0m,圈梁截面1200mm 900mm,设2道混凝土内支撑,位于标高-4 0m及-9 0m处,主支撑梁截面800mm 900mm,斜撑截面为600mm 900mm,坑底坐落于流塑性的淤泥层,基坑平面、剖面及土层分布情况如图1所示。

因为周边管道密布,对变形要求非常严格。基坑开挖深度深,为确保基坑安全,本次的监测内容包括:坑顶沉降、坑顶水平位移、围护桩侧压力、地下水位、深层土体水平位移、内支撑内力等。部分监测元件布置:,,

[收稿日期]2008 05 04

[作者简介]陈利洲,福建省建筑科学研究院工程师,福州市杨桥中路162号 350025,电话:13600894157,E mail:clzfu2000@

图1 基坑平面、剖面及土层分布Fig.1 Plan,sectionandsoillayer

distributionofexcavation

厚0 4~4 7m;(粉质)粘土:湿,可塑,局部软塑,厚0 3~1 4m;淤泥(质土):饱和,流塑,厚11 2~16 6m;粉质粘土:湿 饱和,可塑,厚度0 9~4 1m;粗中砂:中密为

2008No.11陈利洲:基坑深层土体水平位移及支撑内力测试分析 95

主,中砂、粗砂为主,厚0 7m;圆角砾砾砂:稍密,饱和,厚0 3~3 9m;淤泥质土:饱和,流塑,厚度1 7~5 3m。2 深层土体水平位移分析

采用美国SINCO测斜仪器进行测量,精度可达0 01mm。为保证测斜管最下端为不动点,测斜管埋置在基坑周围,深度为24 0m,与围护桩同长。在基坑周边共埋设11根测斜管,本文只取具有代表性的4根测斜管进行分析,分别为西边2号管、南边6号管、东边8号管及北边10号管。

2 1 深层土体水平位移沿深度变化分析

上述4根管在基坑施工结束后的深度 位移曲线如图2所示。通过分析,可得出以下结论。

1)曲线基本可分成3个部分,第1个区是深度0 0~5 0m处,该处是第1道支撑面以上,位移呈线性发展,是一个三角形区

图2 深度 位移曲线Fig.2 Depthvsdisplacement

curve

图3 2号孔位移~时间曲线

Fig.3 DisplacementvstimecurveofNo.2hole

-4 0、-9 0m及-13 0m处的位移均较大发展。

3)48~70d 开始施工第2道支撑,随着开挖的完成,变形基本同时结束,曲线平缓。

4)70~100d 第2道支撑(-9 0m)往下开挖到基坑底(-13 20m)处,4条曲线可分成2组,9m及13m处位移大发展;1m及4m处位移基本没变,说明上部土体的变形基本完成,且未受下部土体开挖的影响。

5)100~120d 基坑开挖到底板处但未浇筑底板前,4条曲线位移均呈跳跃发展,基坑处于最危险阶段。

6)120~150d 底板施工到第2道支撑爆破前,底板相当于一个大支撑,位移发展明显减慢。

7)150~160d 第2道支撑爆破时,4m及9m处位移变化较大,1m位移变化较小,13m处因为底板已完工,位移基本没受影响,从150d后,曲线平稳。

一个很明显的总体规律是:土方开挖,位移发展;土方停止,位移也停止。若土方开挖停止,但位移仍继续发展,如图3中的100~120d段曲线,表明该基坑已接近极限状态,随时有失稳的危险。3 支撑梁内力分析

为了监测支撑梁的内力变化,在支撑梁的上、下位置各埋设3个振弦式应力计。共在第1、2道主支撑的东、西、南、北方向埋设8组应力计。本文只分析西面第1、2道支撑应力计。

3 1 第1、2道支撑内力沿时间变化分析

图4是第1道支撑、第2道支撑内力随时间的变化曲线,从图中可得出下列规律: 1)在第1道支撑施工完后向下开挖到第2道支撑施工前,第1道支撑内力急剧增

图4 支撑内力 时间变化曲线Fig.4 Interiorforcevstimecurveofsupportingbeam

域;第2个区是4 0~15 0m处,呈梯形状,该处范围内有2道支撑和底板土体,土体位移被整体鼓出来;第3个区从15 0m至坑底,是个三角形区,受坑底土体的被动土压力作用,位移急剧减小。

2)基坑最大土体水平位移出现在深度11 0~13 0m处,约40 00mm,而坑顶水平位移约为10 00mm,呈大肚子状。相比于土钉墙、重力式挡土墙或悬臂式围护结构的深度 位移曲线,最大位移均出现在坑顶。

3)从土体的影响深度范围来看,在深度22 0m以下,位移基本归于零,土体未受到影响,这说明围护灌注桩的长度只要22m就够了,22 0~24 0m属于多余部分,造成不必要的浪费。

4)分析2号测斜管与6号测斜管的的最大位移可发现两者相差11 20mm,这主要是2号管邻近繁华道路,开挖完马上浇筑底板,位移较小。所以应合理的安排基坑施工工期。

2 2 深层土体水平位移沿时间变化分析

为了便于观察施工的不同阶段位移变化发展情况,以2号测斜管为例,分别画出该管在1 0、4 0、9 0m及13 0m处土体水平位移随时间发展情况,如图3所示。

图3基本可分为7个阶段:

1)0~30d 第1道支撑(-4 0m)施工并开挖到第1道支撑面处,因为开挖才4 0m,位移很小。

2)30~48d 第1道支撑面(-4 0m)往下开挖到

第9 ,

大,基本呈线性增加到4000kN附近。

2)在第2道支撑施工并开始受力后,其内力也基本呈线性增加到6000kN;同时,在第2道支撑内力增加时,第1道支撑受力基本不变。

3)当第2道支撑内力达到6000kN时,2道支撑内

96施工技术第37卷

力开始逐渐回落。第1道回落到3500kN,第2道回落到5500kN。这一阶段由于土体的挤压引起的土压力基本被围护系统平衡,土体变形进入稳定期。

4)从第2道支撑往下开挖到坑底时,2道支撑内力同时增加,说明在新的主动土压力作用下,原有平衡被打破,内支撑变形继续增大。到底板施工完后,二道支撑内力维持不变,呈水平线。

5)在第2道支撑爆破后,第1道支撑内力明显增加,曲线上升。

6)第1道支撑的内力明显小于第2道支撑,这反映了支撑设计不合理,若将第1道支撑位置从-4 0m下降到-5 0m,二道支撑受力会更均衡,有利于围护结构的稳定。

3 2 二道支撑内力总和沿时间变化分析

为了研究二道支撑内力总和的变化规律,将东面第1、2道支撑内力相加及西面第1、2道支撑内力相加与时间的变化曲线如图5

所示。

根据挡土墙水平力平衡原理:

F第1道+F第2道=Ea-Ep=1805kN

(4)

即每延米的围护结构受力为1805kN,内支撑的间距8 0m,支撑梁受力约为14440kN,比支撑实测内力大,说明用朗肯计算公式得出的结果较为保守或参数取值不合理,但是

误差比例为14440 11300=1 27,二者接近。4 结语

1)深层土体水平位移随着基坑开挖而发展,随着土体开挖停止而基本停止,呈台阶式发展,如果开挖停止,位移发展,则基坑有失稳危险。

2)可用深层土体水平位移为零处来验证围护桩的长度是否适宜。

3)支撑内力的发展呈波浪形,随土体开挖而增大,到一个稳定阶段后,内力有所回落;随着开挖继续,内力又增大,到达新的平衡后又开始回落。

4)通过比较第1道支撑内力与第2道支撑内力差值,可验证二道支撑位置设置是否合理。

5)用朗肯土压力公式计算的结果较为保守。

图6 土压力计算简图Fig.6 Soilpressure

calculating

图5 支撑内力 时间变化曲线

Fig.5 Interiorforcevstimecurveofsupportingbeam

参考文献:

[1] 桩基工程手册编写委员会.桩基工程手册[M].北京:中国建

筑工业出版社,1995.

CommitteeofPileEngineeringHandbook.Pileengineeringhandbook[M].Beijing:ChinaArchitecture&BuildingPress,1995 (inChinese)

[2] 地基及基础(第三版)[M].北京:中国建筑工业出版社,1998

Sub gradeandfoundation(thethirdversion)[M].Beijing:ChinaArchitecture&BuildingPress,1998 (inChinese)

从图5中可得出,2条曲线变化类似,上升、下降、再上升及再下降,分别对应于基坑开挖内力上升、土体第1阶段主动土压力充分发挥后,内力回落、土体第2阶段变形开始,内力又上升、变形稳定后又回落,最后第2道支撑爆破,内力急剧下降。3 3 支撑内力

东面两支撑内力之和与西面二道支撑之和大体相当,约为11300kN。按照朗肯土压力计算公式:

ea=(qi+eP=

全国首孔新型混凝土简支箱梁试验成功我国时速250km客运专线首孔新型混凝土简支箱梁,在中铁二十四局昌九城际铁路乐化梁厂试验成功。2008年10月28日,作为定型产品的第1孔箱梁浇筑

)-ihi)tan(45-0 5

2

2ctan(45-0 5 )(1)

完毕,正式进入批量化生产阶段。此次试验的成功,对单箱双室间支箱梁的发展具有重大意义。

全国首孔2224系列单箱双室简支箱梁静载弯曲试验,是在铁道部鉴定中心、铁道部建设司、中国铁道科学研究院等多家单位专家的见证下进行现场测试。为充分掌握2224系列单箱双室简支箱梁的刚度、抗裂性及强度,由专家组随意测试2孔箱梁,试验采用逐级加载的测试。梁体在最大控制荷载作用下持荷20min,并用10倍放大镜检则。经测试:梁体刚度、抗裂性及强度均达到设计要求,能够满足?新建时速200~250#

2

)+2ctan(45+0 5 )Ihitan(45+0 5

(2)

为方便计算,不考虑粘聚力而适当加大内摩擦角,土体的重度按加权平均值计算,计算深度取22 0m(因为测斜管22 0m以下变形为零)。

取qi=0kPa, =16kN m3,h=22 0m, =10!,c=0 0kPa,计算简图如图6所示。经计算得

Ea=2726 24kPa,Ep=920 34kPa

(3)

范文四：边坡深层土体水平位移及锚索内力测试分析

边坡深层土体水平位移及锚索内力测试分

析

陈昊海5

（福建省建筑科学研究院）

摘要：边坡土体水平位移、沉降及锚索内力是控制边坡安全的重要的三个指标。本文结合工程实例，通过预埋在边坡内的深层水平位移观测点监测深层土体水平位移变化情况，从中得出了边坡位移沿深度方向及与施工进度之间的变化规律；另外，通过埋设在锚索中的钢筋应力计，分析了锚索内力在整个施工过程中的变化规律。 关键词：深层土体水平位移；锚索内力 中图分类号：TU4

10

15

Analysis of horizontal displacements in the soil slope and

internal force of anchor wire

Chen Haohai

(Fujian Academy of Building Research)

Abstract: In this paper, Horizontal displacements of the soil slope, settlement and inner force of anchor wire are the the three most important factors to control the slope safety.This paper has combined with the project examples, through the observation point embedded in the deep level within the slope to monitor the soil horizontal displacement variation. Drawed the reguarity between slope displacement and construction progress. In addition, through the stressometer buried in the anchor wire，the changing reguarity of internal force in anchor wire has been analyzed.

Key words: Horizontal displacements of the soil slope; internal force of anchor wire

20

25

0 引言

目前在地下洞室、高边坡、大坝、桥墩等重大工程的稳定性加固中，预应力锚杆或锚索由于其良好的工作性能和经济效益而得以大量应用。工程在开挖过程中施加预应力可改善内30

部应力状态，提高岩体物理力学性质，稳定性得以提高。软岩边坡地质条件复杂，加固难度相对较大，且其施工过程易受外界因素的影响，因此对该类边坡施工监测过程进行研究具有一定的代表性。

1 工程概况

依据岩土工程详勘报告，某工程边坡的地层从上到下依次为：

35

1．杂填土：灰黄、杂色，松散-稍密状，湿。 2．（粉质）粘土：灰黄，可塑，湿，一般厚度较小。

3．淤泥：局部淤泥质土。灰色，流塑-软塑，饱和。主要分布在冲海积平原地段。 4．（粉质）粘土：灰黄，可塑，湿。主要分布在冲海积平原地段。 5．细中砂：浅黄、浅灰，松散-中密，饱和。主要分布在冲海积平原地段。

40

6．淤泥：局部淤泥质土。灰色，流塑-软塑，饱和，主要分布在冲海积平原地段。 作者简介：陈昊海（1983-），男，主要从事岩土工程监测方向研究. E-mail: 247226031@qq.com

8．中砂：灰白、浅灰，中密-密实，饱和，主要分布在冲海积平原地靠江滨一带。 9．砾砂：浅灰色，中密。本层仅零星分布。

10．卵石：局部为砾石。浅黄、浅灰色，硬，中密-密实状，湿。主要分布在冲海积平

45

原地段。

11．粉质粘土：灰黄色，可塑，湿。该层仅零星分布。 12．卵石：浅黄、浅灰色，硬，中密状，湿。该层仅零星分布。

13．坡积粘性土：褐黄、褐红色，可塑-硬塑。主要分布在丘陵、沟谷地带。 131．坡积(碎)卵石：灰黄、浅灰色，稍密-中密。主要分布在丘陵、沟谷地带，仅局部

50

分布。

14．残积砂质粘性土：灰白、褐黄色，可塑，很湿。 15．强风化花岗岩：浅灰黄、褐黄色，硬塑，湿。

16．中风化花岗岩：浅灰、褐黄，坚硬，湿，部分裂隙发育。 各土层的物理力学指标和设计计算参数见表1。

55

表1 各土层参数 Tab. 1 soil parameter

水平位移观测点观测点

图1 边坡平面图 Fig. 1 slope plan

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60

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2 土体水平位移沿时间变化分析

深层土体水平位移是通过预埋在边坡坡顶测斜管来监测的，为保证测斜管最下端为不动点，测斜管埋置深度为24.0m，采用美国SINCO测斜仪器进行测量，精度可达0.01mm。在基坑周边共埋设23根测斜管。

为了便于观察施工的不同段段位移变化发展情况，以C2#测斜管为例，分别画出该管在

65

深层土体水平位移过程曲线，见图3。

图2 2号孔位移曲线

Fig. 2 2# observation point displacement curve

上述由于边坡开挖速率较大从而引起锚索预应力增加、土压力值增长的现象在钻孔测斜

70

中也得到了反映，从2009 年6月～2009年9月平均位移量为3.5mm，最大为4.2 mm。但是到支护工程完成后，位移量减少，说明锚索张拉完成后水平位移明显减小，已形成的裂隙因张拉而得到闭合。

对边坡工程最大的危害因素是降水。由于受到不间断降雨的影响，到2010 年6月雨季结束，C2＃测斜孔平均位移为3.3 mm，特别是坡体中上部，个别断面的位移量和位移速率都75

较大，对边坡的稳定构成严重隐患。鉴于此，及时对边坡的排水系统进行了一次排查疏通。雨季结束后，位移量并没有继续明显增大，说明边坡的排水状况得到了改善。

从图2的位移曲线图上还可以看到，位移在深度方向并没有太大的突出点，说明坡体虽然受缓倾向路基的夹层影响，但并没有沿夹层滑动的趋势，只是整体处于蠕动阶段。另外，位移值并不是一直在增大，而是处在不断的波动过程中，除去观测误差，说明边坡应力场、80

位移场仍在不断的调整中。

3 预应力锚索内力分析

预应力锚索主要由锚固段、自由段和外锚固段构成，外锚固段由混凝土框架地梁及锚具组成。预应力锚索采用270级高强度低松弛钢绞线制作，钢绞线应除锈除污。自由段钢绞线涂抹黄油，作防锈处理后再外加PVC 管。为确保钢绞线顺直，在锚固段每隔lm 间隔设置架85

线环与紧箍环，自由段每隔2m间隔设置架线环与紧箍环。锚固段作为提供锚索抗拔力的基

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本地段，应置于潜在滑动面以下的稳定岩体中，通过灌注水泥浆将钢绞线与稳定岩体连为整体以提供抗拔力。锚固段长度及钢绞线与砂浆握裹力、砂浆与岩体的结合力决定锚索抗拔力的大小。自由段为将锚固段预应力传递至外锚固段的段落，并通过外套PVC 管，使钢绞线与砂浆隔离自由变形，自由段长度应穿过滑动带。 90

边坡采用预应力锚索加固，共布置了510根锚索，为了监测预应力锚索的内力变化，并选取了其中的10%安置了锚索测力计，对锚索的有效预应力进行长期监测。

本工程中使用测力计为钢弦式，锚索测力计为圆环形，是利用张紧的钢弦在不同张力情况下其自振频率不同，通过数模转换器测试其钢弦的频率，通过反算得到实际的压力值。

95

图3 索体结构示意图 Fig. 3 Anchor wire general view

3.1 锚索应力长期监测

图4 索预应力长期监测的典型曲线

100 Fig. 4 representative set of curves of Anchor wire

锚索预应力长期监测的典型曲线如图 4 所示。从图中可以看出，锚索有效预应力的下降一般可以分为3 个阶段：

第1阶段，对于坚硬完整岩体，该阶段历时短，一般为一周，造成的预应力损失值较小；

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105

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而对于较为软弱的岩体，或结构面十分发育的碎裂结构岩体，则历时较长，一般可达一月，造成的预应力损失值相对较大，该阶段锚索预应力急剧下降，根据监测锚索的统计分析，其损失值平均达到总锚固力的4.9%，该阶段经历的时间较短，主要受锚具、岩体压密、孔道摩阻、超张拉、施加预应力大小等因素的影响。另外，锁定损失尚与锚索间距、张拉荷载大小有关，间距越小，张拉荷载越大锁定损失越大；

第2阶段是有效预应力的稳步下降阶段，一般在锚索锁定后的30d以内，在这段时间里，

110

在该阶段中，锚索受施工爆破、相邻锚索张拉、温度、降雨等因素的共同作用下，锚索的有效预应力呈稳步下降，中间受天气和降雨的影响，有所起伏，一般为 3%左右。但持续时间较长。

第3阶段是锚索预应力的基本稳定阶段，虽然随着时间的推移，锚索的有效预应力继续呈现平稳变化，中间仍然有所下降，但是下降的幅度已经变得很小。

115

3.2 预应力损失变化分析

锚索在锁定后的损失变化主要由以下几个方面引起：(1) 钢材的应力松弛；(2) 混凝土的徐变；(3)被加固介质的蠕变和破碎岩体中裂隙的逐渐压密；(4) 其他一些影响因素，例如气温变化等。由于目前工程中普遍采用的是高强低松弛的钢绞线， 因此，钢材的松弛量影响相对较小，对锚索有效预应力降低的影响也就相对较小。对于预应力损失的主要影响因素

120 是被加固介质的蠕变和裂隙的压密，由于在实际工程中坡体各个部位的裂隙发育程度不完全一致，岩层的特性也不相同，从而造成实际损失的偏差较大。对于岩性较软、比较破碎的地方，锚索的预应力损失相对较大；而岩性相对较好的地方，锚索的预应力损失则相对较小。另外，由于被加固岩体的蠕变本身是一个非线性的过程，从而导致了预应力损失也是非线性的。

125

4 结论

本文通过现场试验得到的数据，详细分析了岩体变形、锚索施工、降雨等因素对深层土体位移及锚索应力损失的影响，提出了深层土体位移和锚索应力变化的统计规律。并针对锚索应力变化规律，确定了应力随时间变化的3 个阶段即应力快速下降阶段、预应力波动变化阶段和预应力稳定变化阶段的划分，分析了相应的作用因素。

[参考文献] (References)

[1] 尤春安，战玉宝．预应力锚索锚固段的应力分布规律及分析［J］．岩石力学与工程学报，2005，3：p41-44． [2] 侯运秋，李志勇．锚杆骨架梁支护红砂岩边坡机理分析［J］．湖南大学学报( 自然科学版)，2003，12：p31-34．

130

135

范文五：强夯时土体深层水平位移的测试分析

强夯时土体深层水平位移的测试分析 第32卷第4期

2006年2月

山西建筑

SHANXIARCHITEc1,IJRl

Vo1.32No4

Feb.2006?125?

文章编号:1009.6825(2006)O4.012502 强夯时土体深层水平位移的测试分析

李英涛

摘要:通过对某火电厂工程强夯时土体深层水平位移的测试,分析了强夯施工过程

中深层土体被侧向挤压位移的一些

变化特点及规律,从而提出强夯时水平挤压位移变形的安全距离. 关键词:强夯,深层水平位移,安全距离

中图分类号:TU472.31文献标识码:A

引言

一

般对于高,重,大型建筑,为掌握地基土的有效压缩层厚度 及各层土的变形特征,以及深基坑侧壁的位移变形情况等,有时 要进行地基土的分层观测,即测试地基土不同深度的位移变形, 并按一定周期进行观测.这次讨论的是对于已填筑好的填土地 基,在外力(强夯)挤压下,距夯点不同距离,不同能级时土体不同 深度的水平位移的变化情况,进而提出水平挤压位移变形的安全 距离.

1土体深层水平位移的测试方法

一

般测试土体深层水平位移采用钻孔埋设测斜管用测斜仪

测试的方法…,测试原理及具体步骤如下:

来探求其规律性.如表1所示为计算得到的不同置换率下复合 地基的沉降.

裹1加囿渫度///B=4不同置换率下的沉降量

由本算例可知,当置换率超过30%,下卧层沉降s,所占比 重越来越大,即此时沉降主要由下卧层引起,单靠增大置换率来 减小加固层沉降已无济于事.随着置换率的增加,变形逐渐减 小.当<30%,增加面积置换率,可以较大幅度的减小变形; 而当>30%后,再增加置换率,变形减小的幅度不大.因此, 对于一定加固深度的复合地基,增加面积置换率对控制变形是有 限的,即存在一个最优置换率.复合地基最优置换率在15%, 25%之间.

2.3加固层厚度对复合地基特性的影响

水泥土桩复合地基的加固层厚度即水泥土桩桩长,其对控制 复合地基的变形起重要作用,文中固定面积置换率,改变加固层 厚度,来探讨加固层厚度对复合地基特性的影响.

现固定置换率为20%,水泥土无侧限抗压强度为1.6MPa, 对加固层厚度在2B,6B范围内变化的几种情况进行有限元分 析.随加固深度的增加,总沉降是减小的,其中加固区竖向变形 1.1测试原理(见图1)

当测斜导管(内管开有导槽)埋设在被测土体内后,将测斜仪 电缆插头的一端接至"测斜仪读数计",将测斜仪放入测斜管中升 降读出每次测动导轮间距标准长度L=500/TLUfl的输出电压值 Uoutl,然后测斜仪调转180.,在前次同样的测试点上进行第二次 读数Uout2.从图1测斜原理图可知:sinO=Ai/L. 1.2安装及测试步骤

1)测斜管的安装与埋设.a在测试点上钻孔,然后将测斜管 逐节组装并放入钻孔内,测斜管底部装有底盖,下入钻孔预定深 度后,即向测斜管与孔壁之间的间隙内由下而上逐段灌浆或用砂

填实,固定测斜管.b.埋设测斜管时,应及时检查测斜管内的一

sl略为增大,下卧层竖向变形S2减小较明显些,因而总的沉降

仍是减小趋势,但当加固深度超过4B以后,总体沉降S的减小

并不明显,因而对水泥土桩复合地基而言,存在一有效桩长.即

对于特定的置换率,桩长不宜超过某个特定长度,否则对继续减

小总沉降s效果不明显.

3结语

1)由于加固层的设置,复合地基的变形远小于相应的天然地

基.2)随面积置换率的增加,复合地基的变形逐渐减小,但对于

一

定桩长的水泥土桩复合地基,就控制的效果而言,增加面积置

换率是有限度的,即存在一个最优面积置换率l.3)随着加固层

厚度的增加变形逐渐减小,但对于一定面积置换率的水泥土桩复

合地基,存在一个最优的加固层厚度.

参考文献:

[1]龚晓南.复合地基[M].杭州:浙江大学出版社,1992.33—35.

[2]刘一林.水泥搅拌桩复合地基变形特性研究[D]杭州:浙江大

学硕士学位论文,1991.

[3]张土乔,水泥搅拌桩复合地基复合模量计算[c].秦皇岛:第三

届全国地基处理学术讨论会论文集.1992.

[4]朱百里,沈珠江.计算土力学[M].上海:上海科学技术出版

社.1990.71—75.

DeformationanalysisOncement-soilpilescompositefoundation

Z】GZhan-ying

Abstract:WiththeFEM,numericalanalysishavebeenoperatedforthecompositefoundation

,whichwasregardedastwoqayerfoundation. Deformationfieldhasbeenstudiedinthisthesis,comparingwiththatofnaturalfoundation.A

ndtheeffectsofdifferentreplacementratioand pilelengthondistributionofstm~sdeformationhavebeenanalyzed.

Keywords:cement—sollpile,compasitefoundation,FEM

收稿日期:2005—09一l1

作者简介:李英涛(1972),男,工程师,山西省机械施工公司,山西太原030009

..第32卷智山西建筑12620062??年月山

对导槽,其指向是否与预测量的位移方向一致,并及时修正.C. 测斜管固定完毕后,用测头模型放入测斜管内,沿导槽七下滑行 一

遍,检查导槽是否畅通无阻.d.量测测斜管的导槽方向,管口 坐标及高程,及时做好孔口保护,做好记录.

原

基

准

线

图1测斜原理图

2)测斜仪测量侧向位移.a.连接测头和测读仪,检查密封装 置,电池电量,仪器是否工作正常.b.将测头插入测斜管,使滚轮 卡在导槽上,缓慢下至孔底,测量自孔底开始,自下向上沿导槽全 长每隔一定距离测读一次,每次测量时应将测头稳定在某一位置 上,测量完毕后,将测头旋转180插入同一对导槽按以上方法重 复测量,两次测量的各测点应在同一位置上,同时各测点的两次 读数应是数值接近,符号相反,如果测量数据有疑问应及时补测. C.测量位移的初始值是强夯开工前连续三次测量无明屁差异读 数的平均值.

2工程概况

贵州省某大型火力发电厂,建设场地为填方区,原始地形地 貌为冲沟等低洼地带,土石方回填前场地内主要为鱼塘,水田,山 脚旱地,最大回填深度为28.10m,为典型的深挖高填山区地基. 场地内的地层岩性主要包括:人工填土,第四系冲洪积层,第四系

残坡积层,中寒武世高台组白云岩等.人工填土主要为碎石素填 土,为破碎岩块及少量粘性土组成的碎石土,碎石成分为白云岩 及灰岩,碎石含量约为55%,土体中存在大孔隙. 本次地基处理主要是针对人工填土层进行,强夯能级采用 4000kN?m,6000kN?m与8000kN?m三种.

3测试概况

3.1测试工作布置

本次布置3个试验区,试验区按要求进行场地准备,选择夯 点,分别在距夯点3m,8m处埋设一个测斜管,埋深均为12.0m. 3.2测试仪器

测试采用任丘市北方仪器厂生产的BF5515型滑动式测斜 仪,其精度可达0.1mm.测斜管采用内径64mm,外径70nlFfl, 壁厚6ITIITI的PVC硬塑料管,内部有四个互相垂直的导槽. 3.3测试结果分析

在强夯过程中及强夯结束均进行了水平位移测试,测量每 5Ocm的水平位移值,深层水平位移曲线见图2,图3,图4. 4000kN?m,6000kN?m,8000kN-m能级强夯时,分别在 夯坑底往下约1.0m,1.5m,2,0m处的侧向位移最大,影响波及 0

2

{4

蓑

8

10

12

陛

位移/mm

50l0o150

0

2

{4

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8

1O

12

位移/ram

50lo0l50 图24000kN?m试区深层水平位移曲线图

位移/rnrn 50l0015()0

2

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鑫

隧8

l0

12

位移/mm

50100l50 36咖kN?nl试区深层水平位移曲线图

0

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媾8

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位移/mm

50lo0l50 0

2

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鑫聪8

l.

12

位移/mm

50l0ol50

图48咖kN?nl试区深层水平位移曲线圈

距夯坑中心8.0m以外,侧挤的影响最深可达9.0m,10.0m, 11.0m.在距夯点中心8.0m的测斜孔,最大侧向位移分别仅为 131Tln2,241Tln2,29mm,影响深度也较浅,故本次分别把8.0m, 9m,10.0m作为三个试区强夯时对水平挤压位移变形的最小 安全距离.

4体会

1)强夯时土体离夯点越远,土体的深层水平位移则越小.2) 夯坑底往下约1.0m,2.0m处的侧移最大,同黄土场地一般夯 坑底处侧移最大不太相同,而且侧向挤压的影响范围也大于黄土 场地.3)夯坑底以上的土体也被侧向挤出,这主要是前几夯的夯 击影响.4)对同一场地,夯击能量越大,侧挤影响侧向波及范围 及影响深度则越大.5)强夯时土体的深层水平位移同基坑侧壁 或滑体的深层水平位移变化规律不同,前者曲线为似转90的抛 物线状,即中问(夯坑底往一F1.0m,2.0m处)位移大,上二下两端 则逐渐变小,而后者则一般随着深度的增加侧移逐渐变小. 参考文献:

[1]阎明礼.地基处理技术[M].北京:中国环境科学出版社, 2002.85—86.

Theanalysisofhorizontalmovementofdepthssoilindynamiccompaction

LIYing-tao

Abstract:Throughthetestofhorizontalmovementofdepthsoilindynamiccompactionofapr

oject,weanalysedthetraitsandrulesofhori—

zonta[movementofdepthsoil.Thenweputforwardthesafedistanceofhorizontalmovementduringdynamiccompaction.

Keywords:dynamiccompaction,horizontalmovementofdepthssoil,safedistance O2468加挖圉

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