《軟土超深開挖性能演化與極限失效機理的離心模擬研究》是依託同濟大學，由馬險峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：軟土超深開挖性能演化與極限失效機理的離心模擬研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：馬險峰
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
超深開挖是軟土基坑工程發展的趨勢。相比一般基坑，其應力及荷載水平高，風險大，事故的損失和影響更大。目前對超深開挖的變形模式、性能演化和失效機理研究針對性不夠，理論深度欠缺，高精度試驗驗證少。本課題針對這一問題，在既有離心試驗平台上開發形成可靠性好、精度高的動態超深開挖和支撐模擬試驗系統。基於系列離心場模擬試驗，首先對軟土超深開挖的變形模式和運動機構進行精細觀察，並在對不同幾何尺寸和剛度比的工況考察的基礎上，分類建模。其次對超深開挖中的深厚軟土與結構共同作用進行考察，對土壓力荷載和結構內力的特徵及演化進行研究。同時對超深開挖設定極限荷載工況，研究超深開挖的失效機理，探討運動機構演化與失效的關係。在此基礎上，以動員強度理論和能量守恆原理為框架，形成超深開挖性能演化及失效的全過程分析方法。通過研究，提升軟土超深開挖特性的理論認識，並可對設計形成指導，以增強安全性，降低風險。
結題摘要
(1)本項目的背景：隨著我國經濟社會的快速發展以及城市化進程的加速，城市各類基礎設施建設出現高潮。而作為各類基礎設施建設中必不可少的基坑工程也正在朝大深度方向發展，其深度、數量和密度均大幅超過以往的經驗。尤其是軟土地區，地層強度低、壓縮性大，非線性顯著，其穩定和變形方面的風險更為複雜。目前對軟土超深開挖性能演化與失效的研究尚不深入，較少採用模型試驗手段進行驗證。在這一背景下，採用離心動態模擬的試驗手段研究超深開挖的變形機理,具有重要的學術意義和實用價值。（2）主要研究內容：主要研究內容如下： （ 1）軟土超深開挖體系的變形模式及演化特性的離心模擬研究 （ 2）軟土超深開挖體系內力及荷載的特性及演化機理（ 3）軟土超深開挖極限失效機理及模式的離心模擬研究 （ 4）基於動員強度理論和能量守恆超深開挖全過程分析；（3）重要結果及關鍵數據：通過本課題的研究，首先建立了一整套採用機械手的高離心加速度下不停機開挖及加支撐的軟土基坑開挖動態模擬系統。通過一系列的試驗及結果分析，對體系變形、受力等性能演化進行了探討。超深開挖下地下牆變形逐漸增大並且最大值點下移；在基坑開挖的後期，擋牆的牆體變形並沒有繼續增大，而是處於相對穩定狀態，僅僅最大值點下移。牆后土體沉降大致符合Peck公式，沉降最大值與擋牆水平變形最大值存在對應關係。土壓力較好地吻合了擋牆的變形情況。被動區土壓力變化情況是，接近開挖面的淺層處的土壓力隨著基坑的開挖逐漸減小，而深處的土壓力隨著基坑的開挖有時增大。淺層土壓逐漸減小，說明是土體卸載的影響要大於擋牆變形擠壓的效果，深處土壓增大是由於基坑的擠壓影響要大於基坑卸載影響，土壓力的變化是由於坑內土體開挖卸載和擋牆變形擠壓共同作用的結果。（4）科學意義。本課題的研究對於超深基坑開挖時地層變形機理及結構體系受力分析均有較好的借鑑意義。
