地下空間開發(fā)中的若干技術(shù)問(wèn)題

地下空間開發(fā)中的若干技術(shù)問(wèn)題第1頁(yè)/共28頁(yè)

中央遵循科學(xué)發(fā)展觀，非常適時(shí)地提出了構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的要求。建設(shè)具有中國(guó)特色的資源節(jié)約型城市的一個(gè)重要方面就是充分開發(fā)利用地下空間。城市地下空間的開發(fā)包括城市中心地區(qū)的立體化建設(shè)、城市地下交通系統(tǒng)、城市地下公用設(shè)施系統(tǒng)、城市地下防空防災(zāi)系統(tǒng)和城市地下能源及物資儲(chǔ)備系統(tǒng)等方向。1前言玄武湖隧道上海人民廣場(chǎng)第2頁(yè)/共28頁(yè)地鐵站臺(tái)南京地鐵線無(wú)錫輕軌線地鐵剪票口第3頁(yè)/共28頁(yè)地下音樂臺(tái)地下運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地下停車場(chǎng)地下游泳池第4頁(yè)/共28頁(yè)擋土結(jié)構(gòu)變形與土壓力之間的關(guān)系真三軸實(shí)驗(yàn)考慮位移的土壓力模型模型的驗(yàn)證在橫向承載樁中的應(yīng)用在沉樁中的應(yīng)用在擋土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用在基坑工程的應(yīng)用2開挖支護(hù)涉及的技術(shù)問(wèn)題第5頁(yè)/共28頁(yè)

2.1土壓力與變形的關(guān)系土壓力與擋土墻位移的關(guān)系

反映出土壓力與擋土結(jié)構(gòu)的位移之間存在很大的關(guān)系第6頁(yè)/共28頁(yè)2.2真三軸儀的應(yīng)力路徑試驗(yàn)研究

大主應(yīng)力方向加荷的應(yīng)力應(yīng)變曲線

小主應(yīng)力方向卸荷的應(yīng)力應(yīng)變曲線

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2.3

考慮位移的土壓力計(jì)算公式其中：s是土體產(chǎn)生的位移量。p0為靜止土壓力；

為內(nèi)摩擦角的函數(shù)；為主動(dòng)土壓力位移量和內(nèi)摩擦角的函數(shù)，且有b>0。

該公式具有單調(diào)遞增性、有界性和可回歸為經(jīng)典圖壓力理論計(jì)算公式等特性，能夠很好地描述擋土墻位移和土壓力之間的關(guān)系。第8頁(yè)/共28頁(yè)2.4

基于土壓力極值的計(jì)算公式

利用朗肯土壓力理論計(jì)算中的兩個(gè)極限值作為參考點(diǎn)，得到可計(jì)算任意位移下土壓力大小的考慮位移的土壓力計(jì)算公式：

其中：s是土體產(chǎn)生的位移量。第9頁(yè)/共28頁(yè)2.5

主動(dòng)土壓力的驗(yàn)算

引用岳祖潤(rùn)，彭胤宗，張師德的壓實(shí)粘性土填土擋土墻土壓力離心模型試驗(yàn)壓力模型試驗(yàn)研究中的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如下：

由上表可見：計(jì)算值和實(shí)測(cè)值相當(dāng)接近，誤差在4％以內(nèi)。

第10頁(yè)/共28頁(yè)2.6

被動(dòng)土壓力的計(jì)算

引用徐日慶、陳頁(yè)開在剛性擋墻被動(dòng)土壓力模型試驗(yàn)研究中的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如下：

不同深度土壓力與位移的關(guān)系被動(dòng)土壓力系數(shù)Kp與位移關(guān)系第11頁(yè)/共28頁(yè)2.7

超極限狀態(tài)變形土體的滑坡推力計(jì)算式擋土墻示意圖

微三角楔體受力圖

第12頁(yè)/共28頁(yè)2.8在橫向承載樁分析中的應(yīng)用

將前面提到的考慮位移的土壓力模型引入到橫向承載樁分析中來(lái)，知道位移后就可以快速計(jì)算出土的反作用力。樁前后方土體位移計(jì)算結(jié)果撓度后樁周的土反力撓度前樁周的土反力p-y曲線分析結(jié)果第13頁(yè)/共28頁(yè)2.9在沉樁分析中的應(yīng)用

將沉樁過(guò)程考慮為水平方向上被加載，垂直方向的應(yīng)力發(fā)生相應(yīng)的變化。算例計(jì)算結(jié)果Meyerholf的犁形破壞模式沿徑向的地面隆起量沿深度的土體隆起量第14頁(yè)/共28頁(yè)2.10在擋土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用柔性材料—砂土接觸面的水平位移曲線

帶不同厚度柔性材料的復(fù)合擋土墻上的土壓力巖土體柔性材料剛性材料第15頁(yè)/共28頁(yè)樁體的撓度2.11在基坑工程的應(yīng)用

樁體的土反力分布第16頁(yè)/共28頁(yè)基礎(chǔ)底部水壓力分布情況抗拔樁的布樁優(yōu)化傘狀錨樁的抗浮基部回彈分布及“鍋底型”筏板基礎(chǔ)的使用3基礎(chǔ)抗浮涉及的技術(shù)問(wèn)題第17頁(yè)/共28頁(yè)3.1基礎(chǔ)底部水壓力分布情況基礎(chǔ)位于飽和粘土中的試驗(yàn)原理圖

基礎(chǔ)位于水中的試驗(yàn)原理圖

飽和粘土中的水位—荷重?cái)?shù)據(jù)擬合曲線

水中的水位—荷重?cái)?shù)據(jù)擬合曲線

9.8h6.2h第18頁(yè)/共28頁(yè)3.2抗拔樁的布樁優(yōu)化基礎(chǔ)底板的的彎矩圖不同樁數(shù)布樁圖

基礎(chǔ)底板的變形圖

第19頁(yè)/共28頁(yè)基礎(chǔ)底板的變形圖

不同布樁方式圖

小樁徑、淺樁長(zhǎng)、多樁數(shù)的均勻布樁方式，即使抗浮力趨近于均布荷載的抗浮設(shè)計(jì)方法是最優(yōu)的?；A(chǔ)底板的的彎矩圖第20頁(yè)/共28頁(yè)3.3傘狀錨樁的抗浮第21頁(yè)/共28頁(yè)3.4“鍋底型”基礎(chǔ)底板的使用組合式鍋底型基礎(chǔ)底板圖

基坑開挖回彈分布圖

鍋底型基礎(chǔ)底板

地基受荷后的變形圖

第22頁(yè)/共28頁(yè)4樁土相互作用技術(shù)問(wèn)題摩擦樁按照極限承載力設(shè)計(jì)端承樁采用變形調(diào)節(jié)器第23頁(yè)/共28頁(yè)5結(jié)論與展望

未來(lái)的地下空間將不僅僅只有地鐵、隧道、地下廣場(chǎng)、地下道路等幾種式，還包括地下街、市政隧道、大型地下儲(chǔ)氣設(shè)施、地下雨水儲(chǔ)存設(shè)施、地下垃圾站房、地下車庫(kù)、地下變電站、以及大型綠地、居住區(qū)的地下空間的開發(fā)利用等形式。還將引入Internet技術(shù)，在Internet上建立城市地下空間開發(fā)與利用信息網(wǎng)站，同時(shí)，通過(guò)法律將地下空間開發(fā)納入有序高效狀態(tài)。在這個(gè)過(guò)程中將遇到極多技術(shù)問(wèn)題，需要多學(xué)科綜合解決。

第24頁(yè)/共28頁(yè)致謝感謝培養(yǎng)我的各位導(dǎo)師：南京水利科學(xué)研究院沈珠江院士、河海大學(xué)殷宗澤教授、南京工業(yè)大學(xué)宰金珉教授、河海大學(xué)盧廷浩教授、香港理工大學(xué)殷建華教授、南京水利科學(xué)研究院趙維炳教授等感謝同行專家、教授的關(guān)心和幫助感謝我的學(xué)生們感謝以下基金項(xiàng)目的資助:國(guó)家自然科學(xué)基金、霍英東青年教師基金、教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目、中國(guó)人事部留學(xué)歸國(guó)人員基金、中國(guó)博士后基金、江蘇省六大人才高峰項(xiàng)目、江蘇省