深埋圓形地下結構土壓力分布模式研究

《深埋圓形地下結構土壓力分布模式研究》是依託上海交通大學，由王建華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：深埋圓形地下結構土壓力分布模式研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王建華
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

由於圓形地下結構在受軸對稱水土壓力作用時能充分發揮混凝土材料的抗壓性能，相對於常規的長條形或矩形地下結構可以更好的發揮結構環向拱作用，並充分利用地基土的拱效應，具有水平受力優、節省材料、變形小，穩定性高的優點。因此，深埋的圓形地下結構是目前地下空間開發中套用廣泛的一種結構形式，但其土壓力分布規律的研究遠遠滯後於實際工程的發展。經典土壓力理論均建立在平面應變條件下，難以適用於軸對稱的圓形地下結構土壓力計算。以前由於實際工程中涉及深開挖的問題少，對深埋結構設計需求很少，相關的理論研究鮮見於公開的文獻報導。隨著地下空間開發規模不斷擴大，工程中迫切需要對圓形地下結構土壓力的分布規律進行系統研究。本項目採用顆粒流等理論分析方法，結合大量的模型試驗及現場原位測試結果對理論研究結果進行驗證，總結出複雜受荷情況下圓形擋牆土壓力的分布規律，為地下空間開發中涉及的大量深埋圓形地下結構的設計與施工提供理論依據。

結題摘要

隨著地下空間開發規模不斷擴大，深埋圓形地下結構形式日益普遍。經典土壓力理論均建立在平面應變條件下，難以適用於軸對稱的圓形地下結構土壓力計算。因此，工程中迫切需要對圓形地下結構土壓力的分布規律進行系統研究。本項目採用理論分析和室內試驗方法，結合現場原位測試結果，研究了複雜受荷情況下圓形擋牆土壓力的分布規律。採用滑移線法求解了軸對稱情況下極限平衡微分方程，導出了圓形結構土壓力係數的解析解，分析了環向應力係數對土壓力的影響。進一步將軸對稱滑移線法拓展以考慮地面坡度、牆-土間摩擦和牆體傾角三者同時作用的一般情況，採用滑移線法和簡化滑移線法分析非極限狀態下圓形基坑土壓力性狀。採用離散元和有限元等數值方法，模擬得到了擋土牆土壓力從靜止土壓力狀態到主動土壓力狀態的發展過程以及極限狀態下主動土壓力的分布。結合室內模型實驗及上海中心大廈主樓深基坑和上海世博地下變電站基坑工程，根據實測牆體位移、應力，與理論分析結果進行初步比較，驗證理論分析方法和數值模擬結果的正確性。研究提出圓形基坑主動土壓力的極限分析上限法，進一步發展了滑移線理論和土壓力理論。相關研究成果發表SCI檢索論文7篇、中文EI論文16篇，ISTP檢索論文1篇，培養博士生1名，碩士生4名，研究成果用於指導上海中心大廈主樓和上海世博地下變電站兩項深基坑工程的設計與施工。本項目研究得到了複雜受荷情況下圓形擋牆土壓力的分布規律，為地下空間開發中涉及的大量深埋圓形地下結構的設計與施工提供理論依據。