巖土工程典型案例

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巖土工程典型案例范文第1篇

巖土勘察技術能夠通過對城市工民建項目現場所采集巖土情況的客觀數據進行準確的分析和測評，對城市工民建項目工程的設計和具體施工細節提供基礎依據。只有對巖土工程的勘察工作予以足夠的重視，才能使城市工民建項目的質量得到保障，才能最大程度的避免工程質量問題。巖土勘察工程大致可分為初步勘察、可行性勘察和詳細勘察三種。其中，初步勘察要根據具體工程初步的設計來進行;可行性勘察要根據工程方案的要求來進行;詳細勘察要符合工程設計的具體要求來進行。巖土工程勘察在任務上根據不同工程的不同勘察階段，也有著不同的具體要求，要準確并客觀的反映施工場地巖土的力學性質、工程地質條件等指標的參數值，并將反映出來的具體參數與工程前期設計、施工客觀條件等項目工程的現實要求相結合，完成對項目工程施工標準的測評，并及時客觀的提出工程中存在的不合理問題，研討出有針對性的、科學合理的具體措施或解決方案，保證項目工程的順利進行。

2巖土工程勘察現有問題

1)工程目標不明確。

在我國目前現有的大多數工程建設中，巖土工程勘察普遍存在著明顯的目標缺乏問題。城市工民建項目工程在建設過程中，因為缺乏明確的勘察目標，難以系統、高效、全面的解決在工程設計或施工過程中出現的各種問題。我國現階段出臺的《巖土工程勘察規范》對勘察過程做出明確規定。舉例來說:在巖土工程勘察的過程中，一定要根據工程的具體情況，確定并繪制包括工程所在地地形以及坐標的全部工程地區的總平面圖，以便工作人員在具體的施工過程中確定工程所在區域地面的高低平整狀態，及時發現地基變形與否。然而，還是有相當大的一部分工程在巖土工程勘察前期，對應該收集的資料收集的不夠具體、全面，在對具體項目工程地面高低平整狀態不夠了解的情況下，草草施工，埋下了很多安全隱患。

2)實施方案不合理。

巖土工程的勘察方案是巖土工程可以正常開展最基本的部分，時刻影響著城市工民建項目的工程質量和工程安全。隨著科學技術的日益發展和全球化進程的逐步加深，與工程建設相關的技術水平也隨之不斷提高，因此，巖土工程要在勘察的管理方面加大力度，才能緊跟生產力的發展需求，滿足越來越多的工程建設對巖土工程勘察的技術水平要求和質量要求。然而，在新興企業逐漸增多、市場競爭日益激烈的今天，巖土工程勘察工作的競爭壓力也越來越大，經常會出現多個勘察單位同時對一個施工項目進行工程勘察的情況。通常，施工單位為了保證將成本降到最低，會選擇報價最低的勘察單位，而這些報價較低的勘察單位在技術、設備和人員等方面存在弱點，也因此報價較低。選用這些勘察單位雖然降低了成本，卻會降低工程的勘察質量。

3)人員技術能力差。

巖土工程勘察質量的好壞，不僅取決于勘察過程中所用到的儀器設備的準確性和先進性，勘察人員的技術能力也是影響勘察質量的重要因素。勘察人員在進行城市工民建項目的巖土勘察過程中，如果對可能用到的勘察知識有所缺乏，或對學過的相關勘察知識不能靈活的運用，不僅無法與不同領域的勘察人員進行全方位互補的內部學習和交流，也無法系統全面的理解和掌握巖土勘察技術的現階段狀況和未來可能的發展，一旦出現比較嚴重的工程建設問題或面對較為復雜的工程時，就不能及時的應用相關的勘察技術予以解決。相當一部分從事巖土工程勘察的工作人員，不能在事前對工程資料有全面、系統、詳細的認識，沒有做到在事前對其分類和整理，以至于在施工的過程中捉襟見肘，在事后又沒有做到及時的總結整理，進而表現出各方面能力比較差的缺陷。

3巖土工程勘察問題的解決措施

1)加強工程管理。

巖土工程勘察對城市工民建項目以內的工程建設有著非常重要的作用以及影響，因此，為了保證工程的使用安全以及質量安全，針對現行巖土工程勘察過程中出現的一些問題，需要制定科學、系統、全面的措施，以強化巖土工程勘察的管理工作，根據具體的勘察內容做出具體并且全面宏觀的管理，保證巖土工程勘察在工程建設中應有的效果。比如，強化在巖土工程勘察過程中對收集到的資料的管理，對其進行系統全面的整合，以便勘察人員在具體的施工過程中，全面掌握工程現場巖土的全方面特性，減少勘察工作中不必要的工作量，提高勘察人員的工作效率與工作質量。

2)利用先進技術。

將先進的巖土勘察應用科學技術利用到具體的城市工民建項目工程建設中，既可以保證工程質量，又可以提高工程效率。舉例來說:在具體的工程建設中，可以運用先進、高效的探測設備對具體工程進行操作，應用適時集處理，既可以降低成本，又可以加快工程勘察速度并保證勘察質量;還可以在獲取地質界面的勘察設備中，將測試點進行加密處理，處理之后的設備可以在工程地質的勘察工作中擁有更加完善的水平，解決在原來的勘察過程中劃分不夠準確等問題，提高在巖土勘察過程中勘察具體數據的可信度和準確性，有利于提高工程建設在質量上的保證。

3)提高人員素質。

除了技術層面和管理層面的問題，從事巖土工程勘察工作人員的素質問題也是不容忽視的重要因素，勘察人員綜合素質的好壞直接影響著最后勘察的數據的準確性，進而影響到工程質量的高低。可見，提高勘察工作人員的綜合素質，也是解決巖土工程勘察問題的有效措施，可以在一定程度上提高工程建設的質量。因此，勘察單位要對從事勘察技術工作的人員進行知識更新以及技術培訓，讓技術人員及時了解并認識到國內外先進的相關技術與典型案例，定期組織人員進行相關方面的交流與討論，并為勘察人員提供實踐機會，讓勘察人員在最短的時間內可以將新的先進技術應用到實際操作中來，可以從側面提高工程建設的最終質量。

4結語

巖土工程典型案例范文第2篇

摘要：介紹了廣東省江門市某地下車庫基坑支護設計案例,詳細介紹了該工程基坑支護設計及施工要點,分析了江門地區復雜基坑周邊環境下典型巖土條件適宜采用的基坑設計方案和施工注意事項,以確保基坑工程的安全可靠,為江門地區基坑工程設計提供參考經驗。

關鍵字：軟土；被動區加固；復合土釘

Abstract: the article introduces the guangdong jiangmen underground garage foundation pit supporting design case, detailed introduces the foundation pit engineering design and construction points, analyzes the area around the foundation pit jiangmen complex under the environment of geotechnical conditions of the typical for the design of foundation pit construction scheme and matters needing attention, to ensure the safety and reliability of the foundation pit engineering, for jiangmen area provides reference for the design of foundation pit engineering experience.

Key words: soft soil; Passive area reinforcement; Composite soil nailing

吳遠亮，女，1981年2月出生，巖土工程專業，中級職稱，碩士，

朱遠輝，男，1959年3月出生，巖土工程專業，高級職稱，副總工，本科，

1 前言

一個優秀的基坑支護設計要做到因地制宜，根據基坑工程周圍建（構）筑物對支護體系變位的適應能力，選用合理的支護形式，進行支護結構體系設計。相同的地質條件和相同的挖土深度，允許支護結構變形量的不同，滿足不同變形要求的不同的支護體系的費用相差可能很大。優秀的設計，應能較好地把握支護結構安全變位量，使支護體系安全且周邊建筑物不受影響，費用又小【1】。

本文通過江門市某地下車庫基坑支護設計案例,詳細介紹了該工程基坑支護設計及施工要點,分析了江門地區復雜基坑周邊環境下典型巖土條件適宜采用的基坑設計方案和施工注意事項,以確保基坑工程的安全可靠,為江門地區基坑工程設計提供參考經驗。

2 工程概況及地質條件

2.1 工程概況

東湖?君臨天下住宅樓項目位于江門市體育館南側，設一層半地下室，鋼筋混凝土框架剪力墻結構，基礎擬采用鉆（沖）孔樁基礎。現場地內有95年左右已建建筑物基礎、支護樁和部分上部結構。因此必須先對舊建筑物進行拆除。

本住宅基坑平面上呈不規則形狀，南北最大尺寸約75m，東西最大約85m，基坑東面為東城村，地下室邊線距離村中三層小別墅的最近距離約為9m，基礎為天然基礎。基坑南面為江門市蓬江區國家稅務局，有8層主樓及7層和4層的副樓，為灌注樁基礎，地下室邊線距離房屋的最近距離約為16m。東面和南面距離基坑西邊為市政道路，基坑北面為體育館，為灌注樁基礎。地下二層底板面標高-7.40~-8.50m，基坑底標高為-7.90~-9.00m。基坑開挖深度為5.40~6.6m。基坑平面見圖1。

圖1 基坑支護平面圖

2.2 工程地質條件

場地位于江門市體育館南側，屬于山前沖淤積地貌。鉆探時孔口標高為黃海高程，在+5.39m～+10.60m之間，標高變化不大。場地上覆地層為素填土（Qml）、淤泥質粉質粘土層（Qmc）和粉質粘土層（Qel），地層結構較簡單。下伏基巖為（ε）混合巖【2】。

表1 場地主要土層及物理力學指標

3 基坑支護方案選取

3.1本工程主要特點和難點

本工程有以下幾個特點及設計難點：

基坑東側相鄰建筑為3~4層的民居，且民居基礎為天然基礎，為重點保護區域。

基坑東邊和南邊廣泛存在有2.5m~5m高的毛石擋墻，需考慮毛石擋墻的穩定性及對本基坑造成的不利影響。

3、根據現場放線確定基坑西北側的舊地下室邊線與擬建地下室邊線距離較近，為了節省造價，此區域的基坑支護考慮最大限度的利用舊的支護樁，以節省造價。

3.2主要設計思路及設計方案

1、通過以上分析，本工程場地北邊、西邊和南邊部分區域分布有淤泥，因此采用攪拌樁止水+超前支護加強型噴錨的支護形式。

2、東側相鄰建筑為天然地基民居，為重點保護區段，采用樁錨支護。

3、根據現場放線確定基坑西北側的舊地下室邊線與擬建地下室邊線距離較近，根據舊地下室基坑支護設計圖紙，此區域內支護設計利用舊的支護樁，并在開挖過程中在舊支護樁上做一排錨索。

圖2 基坑南面剖面圖

圖3 基坑西北面剖面圖

4 支護結構計算

4.1 超載取值

1、基坑邊超載按規范取20KPa；

2、基坑東邊的民居為天然基礎，因此需考慮其對基坑的影響，超載取45 KPa；

3、基坑東邊和南邊的毛石擋墻按每米25 KPa計算。

4.2 計算結果

計算采用理正深基坑6.0PB1版本。

1、因基坑西北面我們采取利用已有灌注樁再新加一排預應力錨索的支護設計，所以此區域計算的支護樁彎矩必須在一定控制范圍內，最后我們通過調整錨索的間距及位置的方法，把支護樁的彎矩控制在已有的灌注樁可承受的范圍內。

2、經計算，目前的設計方案滿足基坑的整體穩定性、抗傾覆穩定性及抗隆起穩定性。

5 結論

①東湖?君臨天下住宅樓項目實踐證明，在復雜環境下的深基坑支護設計必須具體環境具體分析。

②在城市建設日益重視地下空間的今天，本工程基坑支護方案具有一定的借鑒意義，工程經濟效益和社會效益顯著。

參考文獻：

巖土工程典型案例范文第3篇

【關鍵詞】天然地基 補償基礎 地基承載力設計值

“假定計算條件為條形基礎，基礎寬度1.50m，基礎埋深1.00m，地下水位埋深0.5m。”在上海地區做過基礎設計的同行們對這樣一句話應該都非常熟悉。這是上海的地勘報告在給出天然地基承載力設計值時所設定的假設條件（幾乎每個地勘報告的假設條件都一樣）。但我們實際設計地基基礎時不可能總是碰到與假設條件相同的基礎，尤其設計地下車庫時，基礎埋深與假設條件相差甚遠。因此我們就要依據實際的基礎形狀、尺寸和埋深計算地基承載力設計值。那么這個地基承載力設計值應該怎么計算呢？下面我就來說說我的做法，和在幾個實際工程中的運用情況，以供大家探討，希望能起到拋磚引玉的作用。

計算天然地基的承載力我們有兩種方法可供選擇。第一上海市工程建設規范《DGJ08-11-2010》第5.2.3條給出的土的抗剪強度指標法；第二國家標準《GB50007-2011》第5.2.4條給出的承載力修正法。現在我以馨雅名庭東地塊項目為例分別以國標法和上海抗剪強度指標法計算天然地基承載力設計值來做一個比較。該項目天然地基設計參數如下表所示：

其地下車庫基礎底標高-6.2m，基礎埋深4.5m（計算至天然地坪），基礎持力層為③層淤泥質粉質粘土層，地下水埋深0.5m。按國標法計算：fa=fak+得fa=69kPa；按上海抗剪強度指標法計算：得fd=114kPa。2010版的上海市地基規范對地基承載力設計值的定義進行了些調整使其與國標規范的特征值的意義保持一致。從規范的有關條文我們可以知道上海規范的fd應該等于國標規范的fa，或者二者從數值上應該很接近。但對于我們這個實際的工程，其計算值幾乎相差了一倍。那么問題出在哪里呢？

我仔細檢查了每個計算步驟和每個參數的取值，確定計算過程無誤。于是我又查閱了上海市地基規范的條文說明、上海的巖土工程勘察規范等。發現其中關于fd的說明中均明確的指出是針對上海地區淺層土的承載力計算，其中上海地基規范的條文說明中列舉的典型工程案例更明確基礎埋深為1m的條件。我想這應該是是問題的關鍵所在了，上海地區埋深1米左右廣泛分布的基本都是②層粉質粘土層，而本工程基礎持力層為③層淤泥質粘土層。上海規范所說的淺層土應該就是②層土，而對于③層土，上海規范的抗剪強度指標法也許是不適用的。為了確定自己的想法，我與勘察設計人員進行了溝通，他們也認為上海規范所說的天然地基僅適用于②層土。而國標規范明確的給出了淤泥、淤泥質土地基承載力的深度和寬度調整系數，因此采用國標規范法計算③層土的地基承載力設計值更適用。除了適用性的原因，由于地勘報告給出的地基承載力設計值進行過修正，而具體的修正方法沒被說明，因此即使采用與地勘報告給出的假設條件相同的條件，采用上海規范法計算的地基承載力設計值也會與地勘報告給出的值不一致。這是因為采用上海規范法計算地基承載力設計值會將地勘設計人員考慮的修正因素清除而產生錯誤的結果。因此我建議無論是②層土還是③層土，當需要調整地基承載力設計值時，都應采用國標法計算。因為國標法計算既簡潔，又能保留地勘設計人員對地基承載力設計值的修正因素。

補償基礎（或者叫浮基礎）的理論已經提出100多年了，在工程運用上有許多經典的成功案例，近年來為大家所熟知。其基礎承載力計算公式為：PG-σc-σw≤fa（其中σc為移去的土的自重壓力=，σw為穩定水位的浮力=），將σc和σw的值帶入，并且稍微變化既可得出：PG≤fa++，采用土層平均重度替換每層土重度得：PG≤fa++。國標規范的基礎承載力計算公式為：fa=fak+（淤泥和淤泥質土時），帶入的值則得：fa=fak+，考慮穩定水位水浮力則：fa=fak++。可見補償基礎的承載力與國標規范考慮穩定水位水浮力的地基承載力設計值計算公式幾乎一模一樣。這又從另一方面證明了采用國標規范計算淤泥和淤泥質土的承載力的適用性。

承載力計算的問題解決了，但很多工程師仍然懷疑③層土作為基礎持力層的可行性，因為③層土確實很軟，腳踩上去都會陷進去。這種擔心其實完全沒有必要。

首先從規范上來看，國標規范第7.2.1條這樣寫到“利用軟弱土層作為持力層時，應符合下列規定：1.淤泥和淤泥質土，宜利用其上覆土層作為持力層，當上覆土層較薄，應采取避免施工時對淤泥和淤泥質土擾動的措施”。可見在條件滿足的情況下淤泥和淤泥質土是可以作為基礎持力層的。

其次從工程經驗上來講，早在1827年出版的《蒸汽輪機》一書中J.Farey就談到“即使地基土的稠度有如淤泥他也完全能支撐所承擔的重量。因為整個建筑物就像浮在水中的船那樣會浮在淤泥上面（這句話是引用人Golder添加的）。”利用補償基礎原理在軟土地基上建造建筑物的也很多。如：1780年在倫敦泰晤士河畔黑袍僧橋附近極軟的軟基上建造的Albion工廠；60年代，日本利用補償性基礎原理在大阪灣深厚軟淤上成功建成幾幢30層高樓；還有奧爾巴尼電話大樓等經典的案例不勝枚舉。近年來我公司設計的多個地下車庫：如浦東新區新場鎮20街坊1/3，1/4丘商品房二期工程的地下車庫，保集美羅家園二期D4地塊、羅店大型居住社區北塊D1地塊動遷安置房的地下車庫，羅店西大型居住社區配套基地的地下車庫等均采用③層淤泥質粘土層作為基礎持力層。這些工程上部結構傳至基礎底的平均反力（包括頂板覆土重）均在40～70kPa之間，局部最大反力不超過120kPa，目前均已投入正常使用，均未發現任何猶豫基礎承載力不足造成的不良影響。

綜上所述，上海地區的③層土雖然是高壓縮性的軟土，但作為一種補償基礎來使用，作為一些純地下車庫的基礎持力層是完全能滿足使用要求的。而其承載力計算采用國標規范的承載力修正法更加準確適用。

參考文獻

【1】韓選江，補償基礎設計應用的予力作用原理，基建優化，南京，2005

【2】梅國雄，周峰，黃廣龍，宰金珉，補償基礎沉降機理分析，巖土工程學報，南京，2006

【3】GB 50007-2011 建筑地基基礎設計規范，北京，中國建筑工業出版社，2011

巖土工程典型案例范文第4篇

關鍵詞： 隧道開挖；支護結構；有限元分析；

中圖分類號：U455文獻標識碼： A

Abstract:Through summarizing the research status of the tunnel construction at home and abroad, this paper expounds the elastoplasticity analysis of the supporting structure, emphatically discusses the stability analysis of the supporting structure research based on the theory of finite element in the tunnel construction.By the use of finite element software to simulate the tunnel construction, monitor the displacement of soil and supporting structure, combine with the monitoring results of the construction, to provide a reference for tunnel construction, so as to improve the efficiency and safety of the construction, in this respect, there are many worthy research directions in the future.

Key words: tunnel excavation; Supporting structure; The finite element analysis;

一、 引言

近年來越來越多的大城市通過建造地下隧道來緩解地面上的交通壓力，特別是在以軟土地基為主的上海。上海人口密集度高，為了緩解交通壓力，方便出行，上海的地鐵建設速度非常快，此外黃浦江將上海劃分為浦東和浦西兩塊，為了方便兩片地區的交通運輸，江底隧道也逐漸增多，隧道施工的要求與復雜性也在不斷提升。

城市地下隧道施工，和一系列城市中的建筑工程一樣，大部分會出現一些施工問題。例如噪聲，環境污染，由于降水而出現地下水位下降和地表下沉，隧道冒頂等等一系列問題。而隧道施工最常發生的事故是塌方，每次塌方，輕則造成財產缺失，重則導致數人甚至數十人死亡，并伴隨巨大財產損失，尤其是復雜地質條件下的隧道施工，是隧道施工的重大危險源。例如2010年08月02日，深圳地鐵寶安中心站，工地風井基坑土方開挖至12米深時，支撐脫落，維護結構發生變形，導致坑外土體涌入基坑，發生塌方事故。所幸塌方在夜間，所以并沒有造成人員傷亡，但是造成了巨大的經濟損失，延長了工期也為周圍的居民帶來了不便。這些問題全部是關系到城市人群居住的環境以及安全問題。

在城市建設中如果想要避免這些問題可能帶來的災害，可以結合其它相關案例的報告，通過施工前模擬，分析施工方案中的應力，應變，用所得到模擬數據，來指導施工方案的設計與進行，從而避免在施工過程中可能遇到的問題。

隧道施工中的問題已受到了許多人的關注，隨著中國交通建設不斷加強，在不同的地質條件中開挖隧道也積累了一定的經驗與成果，本文將總結一些國內外基于不同方法對隧道施工所進行的研究，特別是在隧道施工中利用彈塑性原理所進行的相關研究，在此基礎上著重探討了分布施工，及基于有限元理論分析支護結構的研究現狀，展望未來隧道施工中支護結構的彈塑性分析所值得研究的方向。

二、 國內外研究現狀

2.1 隧道施工研究現狀

世界上最早的人工交通隧道一直存有爭議，不過大多數都偏向于是中國的漢中石門[1]，由此可見，中國的隧道建設起源已久。我國對于隧道的研究從未停止過，在過去的20多年中更是突飛猛進，在2002年的國際隧道研討會暨公路建設技術交流大會上，中國工程院院士王夢恕認為中國是世界上隧道和地下工程最多、最復雜、今后發展最快的國家[2]。近十年的發展與研究證明了這一觀點，隨著中國的城市化建設不斷深入，隧道的發展越來越快，與其相關的研究也在不斷的擴大和深入，研究方法也在不斷的更新與提高，例如王紅峽等人[3]研究了不良地質條件下隧洞施工技術。申玉生等人對大跨度鐵路隧道(洞口段跨度20m左右)施工過程的塑性區發展規律進行了深入的有限元數值分析。分析在隧道不同施工工序中塑性區的分布形態，通過大跨度隧道塑性區的分析，指出在施工過程中的圍巖應力危險區域，指明圍巖支護及監控量測的重點和難點，為大跨度隧道的施工提出警示信息[4]。

國外的隧道研究更多的是比較偏向于工程管理，當然由于許多發達國家的城市化水平非常的高，作為城市建設中交通建設的重要一環，其在隧道施工方面的研究也處于很高的水平。Molinero[5]等人利用數值模擬，研究了隧道施工中水文地質條件對隧道推進的影響，類似的Meschke, G[6]等人基于有限元方法來仿真隧道開挖過程中的相關因素，研究了在飽和軟土中隧道的推進問題。而Wu, Jian-Hong[7]等人實驗所得的不對稱垂直壓力和地表沉陷，表明不連續變形分析方法可以應用于模擬復雜的不連續巖體隧道應力和地表沉陷。

此外，一些學者對隧道穩定性問題[8]，隧道襯砌結構[9-10]，隧道支護體[11]，隧道開挖的地質災害[12]，隧道開挖時損失土體產生負載對沉降，土體應力分布的影響[13]等與隧道安全性緊密相連的問題都做了一定的探索。根據大量工程實踐和工程試驗，發生在支護完成前的隧道工程破壞約占總破壞事件的80 %；而襯砌完成后的隧道工程破壞事件則極少。因而，隧道工程施工過程中尋求防止支護過程中完成前的破壞防治措施是首要任務,而對已完成了支護施作的隧道工程破壞，采取診斷、加固、防止也尤為重要[14]。

2.2 分布施工的研究現狀

隧道工程的施工環境是在巖土體內部，所以施工過程中不可避免地會對周圍的巖土體產生一定擾動，引起隧道周邊巖土體發生移動和變形。國內外很多研究表明，在隧道施工中，如果注意開挖方式的選擇，都會一定程度上降低成本，加快施工進度，隨著我國隧道建設的不斷開展，分步施工的研究也在不斷深入[15-20]，而在軟土地基的隧道開挖過程中這一方法也是得到了利用，例如針對某工程典型的軟土地基深基坑土方開挖的施工難點,提出了解決該問題的“分步、分區、分層”措施方法[21]，同時也對施工技術進行了一些探討[22]，而李玉岐等人研究了基坑分步開挖誘發的滲流對作用在地下墻上的水壓力、土壓力及側壓力的影響.研究表明,隨著基坑每步開挖后坑內外水頭的減小，使得主動區作用在地下墻上的側壓力越來越大，而被動區作用在地下墻上的側壓力越來越小，因而對地下墻的穩定是不利的；快速施工則可以提高基坑工程的安全性[23]。因此，在基坑開挖過程中，實行“分層、分塊、平衡、對稱、限時”的土方開挖方法，嚴禁超挖，充分利用基坑開挖具有時空效應的規律，嚴格控制基坑變形，確保基坑工程的安全[24]。

2.3 基于有限元理論分析支護結構的研究現狀

有限元分析的基本概念是用較簡單的問題代替復雜問題后再求解，將函數定義在簡單幾何形狀的單元域上，將復雜邊界條件分割成單邊界，這是有限元法優于其他近似方法的原因之一[25]，Shahin, H.M等人利用有限元分析方法，在一個新開發的圓形隧道設備中用有限元分析彈塑性的本構模型，得出在相同體積的情況下，由于隧道開挖，表面土體的沉降和隧道周圍土壓力明顯影響隧道中的下部土體各點相對于表土的位移[26]。隨著計算機技術的發展，有限元方法漸漸越來越多的被用于各種結構，工程施工的實驗模擬，例如韋立德[27-29]等人利用有限元方法對三維錨桿進行了一定的研究，得出了較為精確的錨桿變形應力規律。

與此同時支護結構的基坑監測監控技術在許多工程得到了應用[30-35]，通過有限元模擬的方法，對要進行開挖的隧道基坑進行模擬[36-41]，預測土體的變形，預報出危險點，以便在施工過程中采取相應的措施，Nagel, Felix 等人基于有限元方法用數值模擬模型，分析盾構開挖隧道過程，實驗證明，由不同隧道推進過程中的參數可以預測隧道的地面變形和應力，地下水條件等[42]。在復雜地質條件中開挖隧道，即使是有良好的地質調查，但因為當地的巖體結構，其不確定性還是存在的，對于這樣的工程，一個可靠的預測，對選擇適當的開挖方式和支護方法顯得非常重要[43]。用有限元的方法，模擬施工，其優點是在施工前就可以模擬各種開挖、支護方式的可行性及其優劣，因而可以節省大量的成本。但是在實際應用中，一定要建立合適的模型，劃分適當的網格，輸入正確的參數。只有這樣，計算模擬得出的結果才具有可靠性[44-46]。

近年來，Mohr-Coulomb模型不斷被完善改進[47]，大量的試驗和工程實踐已證實，Mohr-Coulomb 強度理論能較好地描述巖土材料的強度特性和破壞行為，在巖土工程領域得到了廣泛的應用[48]。在眾多利用Mohr-Coulomb模型的軟件中，ABAQUS最有代表性，利用非線性有限元軟件ABAQUS提供的二次開發功能，可以實現統一強度理論本構模型的嵌入，以及采用該模型進行隧道開挖三維數值分析。結果表明:在ABAQUS中增加統一強度理論本構模型[49-51]，豐富了材料單元庫，提高了計算精度和效率，而且，通過算例驗證和隧道開挖模擬，說明在巖土工程中，考慮材料的主應力效應，可以充分利用材料強度，指導工程實踐，節省造價[52]。

Pedro Alves Costa等人還利用p-q-θ臨界狀態模型用有限元法對軟土地基開挖過程中，對支撐前后的應力進行了分析，對比模擬結果與實驗結果一致[53]。而利用有限元軟件ABAQUS建立模型，結合Mohr-Coulomb強度理論模擬在軟土地基的隧道施工中，基坑的分步開挖，監測所布置支撐的應力，位移變化，為施工提供理論依據，為類似的工程提供參考，在現階段這一方法有待進一步的探討與研究。

三、 總結

基于上述研究現狀，可以發現隧道開挖的研究一直是圍繞著施工方法，巖土與結構的相互作用展開的，根據施工場地的水文地質條件確定施工方法，然后由施工過程中土體與結構的相互影響關系來確定所要采取的支護結構。眾多的研究表明，選取合理的施工方法，通過對施工過程的模擬，監測施工過程中土體應力的變化，監測支護結構的位移應力，進行有效的支護結構布置，不僅可以保證安全性，而且可以大大的提高施工速度，節省成本，提高經濟效應。

施工方法的選取，與隧道開挖所處的場地的地質條件密不可分，可以說，什么樣的場地都有其最適合的施工方法。軟土地基是上海特殊的地質條件，它是由天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質所組成的土，指的是濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。它具有天然含水量高、天 然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結系數小、固結時間長、 靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質相差較大等特點。因此在軟土地基中開挖隧道相比較其他一般性的地質條件來講，增加了不小的難度。

隨著有限元方法的不斷推廣，人們將這種方法應用到隧道施工的模擬中，結合不同的強度理論，可以近似的得到一些相關的參數，為隧道施工提供了參考依據，而隨著計算機的發展，有限元模擬軟件的開發，強度理論的進一步完善，使得這一方法應用起來更加的方便，如今有限元分析方法已經成為了隧道工程模擬的利器。

四、 展望

雖然國內外在對于軟土地基中的隧道施工進行了一些研究，但是隧道基坑分步開挖過程中支護結構由于施工階段土體應力變化而產生的位移應力的問題，目前只有很少的一些案例可供參考，而具體到軟土地基中基坑開挖工程中，開挖新的基坑對已經開挖結束支撐結構布置完成的基坑支護結構的影響還沒有相關的研究成果。

綜上所訴，不良地質條件下隧道工程的建設還有進一步提高的空間。利用有限元軟件，模擬隧道施工，監測土體、支護結構的位移變化，研究新開挖基坑對于臨近開挖完畢基坑的影響，用得到的相關數據和參數與實際結果進行比較，可以為支護結構的布置提出依據，使支護結構的布置更加安全，更加合理經濟。

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巖土工程典型案例范文第5篇

關鍵詞：紅黏土；特性；工程問題；處理方式

武漢地區有較多的紅黏土地層，通過工程勘察實例資料，對武漢地區紅黏土的分布狀況、物理性能及復浸水特性的分析研究，提出武漢地區紅黏土地層面對的工程問題以及對紅黏土的處理方式、措施等。

1 紅黏土特性

1.1 紅黏土定義

紅黏土主要為殘積、坡積、沖洪積類型，因而其分布多在山區或丘陵地帶。這種受形成條件所控制的土，為一種區域性的特殊性土；為碳酸鹽系出露的巖石經過土化作用形成的棕紅色、褐黃色高塑性黏土，其裂隙發育，液限一般大于50，具有明顯收縮性。

1.2 武漢地區紅黏土的分布狀況

與云南、貴州、廣西等大規模巖溶發育地區紅黏土相比，武漢地區紅黏土有其特殊性：隱伏于老黏性土層之下，自北向南分布有多條埋藏型可溶性碳酸鹽系灰巖條帶，呈近東西向，與灰巖條帶相對應，其上部多分布有紅黏土地層。

1.3 武漢地區紅黏土的物理性能分析

1.3.1 通過區內大量鉆孔和對灰巖面上覆蓋廣泛分布的第四系殘坡積土層室內實驗成果，以武漢江夏區金口某大型廠房項目為例，對其代表性土層自上而下分述如下。

1.3.1.1 紅黏土（地層代號⒀1）：棕紅色，該層呈飽和、硬塑狀態。其含水量平均值w=27.4%，飽和重度平均值γ=19.3kN/m3，天然孔隙比平均值e0 =0.818，塑性指數平均值 p=21.1，液性指數平均值 L= 0.16，壓縮系數平均值a1-2=0.17MPa-1，壓縮模量平均值Es1-2=11.2MPa。

1.3.1.2 紅黏土（地層代號⒀2）：該層呈飽和、可塑狀態。其w =32.9%，γ=18.7kN/m3，e0 =0.956， p =21.4， L=0.39，a1-2=0.29MPa-1， Es1-2=6.9MPa。

1.3.1.3 紅黏土（地層代號⒀3）：

該層呈飽和、軟塑狀態。其w=47.9%，γ=17.1kN/m3，e0=1.365， p=25.4， L=0.87，a1-2=0.61MPa-1，Es1-2=4.2MPa。

1.4 紅黏土的復浸水特征

區內普遍分布有紅黏土（地層代號⒀1、⒀2、⒀3），紅黏土（地層代號⒀1），其Ir=1.86，而Ir’=1.70；紅黏土（⒀2），其Ir=1.87，而Ir’=1.70；紅黏土（⒀3），其Ir=1.90，而Ir’=1.77；Ir均大于Ir’，根據《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）（2009年版）表6.2.2-3判定，區內紅黏土的復浸水類別為I類，即收縮后復浸水膨脹，能恢復到原位。

2 紅黏土面對的工程問題

紅黏土作為一類典型的特殊土，其工程性質獨特，一方面具有高含水量，高塑性，高空隙比，密度低，壓實性差等不良物理性質。另一方面卻具有高強度（紅黏土的CBR值（強度）較高，超過8%，甚至能達到30%），中低壓縮性的力學特性，在被普遍認為是比較好的天然地基和較好的天然材料的同時，卻因膨脹性，裂隙性與分布不均勻不宜作為填料，但大量廢棄帶來的浪費資源。廢棄紅黏土換填其它好的填料需要新征棄土場與取土場，在當前環保要求不斷加強和用地日趨緊張的狀況下，廢棄換填的簡單辦法將越來越不可行，充分利用紅黏土是發展的方向與必然趨勢。

3 紅黏土地基處理方法和工程措施

3.1 天然地基

對于基礎埋深較淺的，滿足強度和變形要求，適宜做建筑物的天然地基的紅黏土層，在施工時，應考慮地下水活動對紅黏土的水穩性和工程性能的影響，應采取防水保濕措施，防止浸水軟化、膨脹或失水干縮產生變形。

3.2 地基處理

紅黏土作為一種在武漢地區分布較廣泛的特殊土，一般情況下，上部紅黏土呈堅硬至硬塑狀態，下部紅黏土呈可塑、軟塑、流塑狀態，形成軟弱下臥層，在很多情況下無法作為天然地基，需要做地基處理，結合場地地層特點及武漢地區建筑經驗，紅黏土地層可以選用以下幾種處理的方法。

3.3 CFG樁

紅黏土地基處理的方法可選用CFG樁，CFG樁建議以長螺旋鉆孔壓灌樁為首選施工工藝，因為長螺旋鉆孔壓灌樁施工工藝有如下優點：（1）該樁型適用于紅黏土土質，能在有縮徑的軟塑的紅黏土條件下成樁。（2）由于混凝土是長螺旋鉆桿中心壓入孔中，壓灌混凝土具有密實、無斷樁、無縮頸等特點（3）由于該樁型是連續壓灌混凝土護壁成孔，對樁孔周圍的土有滲透、擠密作用，提高了樁周土的側摩阻力，使樁基具有較強的承載力、抗撥力、抗水平力，變形小，穩定性好。

3.4 紅黏土注漿施工工法

注漿法是指利用液壓、氣壓或電化學原理，通過注漿管把漿液均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式迫使土體顆粒間或巖隙中的水份和空氣排出，經人工控制一定時間后，漿液將原來松散的土粒或裂隙膠結成一整體，形成一個結構新、強度大、防水性能好和化學穩定性能好的結合體。對于紅黏土，地層從地表向下由硬變軟，相應地土體強度及壓縮模量逐漸降低，壓縮性逐漸增大，靠近基巖 0.5～3.5m 范圍內基本為軟、流塑土，其基本承載力不足 100kpa，須對軟塑紅黏土進行注漿加固。通過注漿填充液凝固后，具有的剛性和強度而改變巖層及土體的性狀，使巖土的變形受到約束，強度得到提高，從而達到控制地基整體沉降、減少變形的效果。

3.5 深層攪拌法

深層攪拌水泥土處理是利用深層攪拌機械在軟弱地基內，邊鉆進邊往軟土中噴射漿液或霧狀粉體，同時，借助于攪拌軸旋轉攪拌，使噴入軟土中的漿液或粉體與軟土充分拌合在一起，形成抗壓強度比天然土高很多并具有整體性、水穩性的樁柱體。該加固方法具有施工無振動、無噪聲、無排污、成樁快、成本低等優點。采用水泥土攪拌樁法加固紅黏土將是一種不錯的選擇，并在紅黏土地區采用深層攪拌樁加固地基是可行的。在降低地基處理費用、縮短工期的同時，還可以得到良好的加固效果。

4 結語

紅黏土是武漢地區分布比較廣泛的特殊土。隨著交通、能源等建設的發展，這種特殊土已被越來越多的工程所遇到，并成為控制工程質量的關鍵問題之一，根據紅黏土的特殊性，參照現有的紅黏土地基處理方法和經驗，結合實際工程，采用合理、安全、經濟的地基處理方法，為設計理論提供依據和經驗。

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