考虑参数空间变异性的TRD工法型钢水泥土墙承载性能及变形特性

发布时间：2020-08-28 05:13

【摘要】：TRD工法是一种新型的水泥土搅拌工法,可形成连续的水泥土墙。当TRD工法应用于基坑支护结构时,可将型钢嵌入水泥土墙内形成型钢-水泥土组合墙支护结构,具有较好的承载能力和刚度,在软土深基坑中能同时具备挡土和止水作用,当开挖深度小于10m时与传统SMW工法相比表现出更好的技术先进性和经济合理性。但通过原位深层搅拌形成的水泥土墙体材料性质存在着很强的空间变异性,这必然会对TRD工法型钢水泥土墙的承载性能产生一定影响,然而传统的确定性设计方法没有考虑水泥土性质空间不均匀分布对于TRD工法支护结构承载性能的影响,设计计算结果可能有失偏颇。鉴于此,本文总结分析了TRD工法防渗帷幕工程的水泥土试样试验数据的统计规律,基于随机场理论生成了能够表征TRD工法水泥土墙材料参数空间变异特性的随机场数据,结合有限差分软件FLAC~(3D)建立的TRD工法型钢水泥土墙的荷载结构模型和地层结构模型,通过蒙特卡罗模拟方法探究了水泥土空间变异性对于型钢水泥土墙组合支护结构承载性能的影响规律,并重点与确定性分析方法的计算结果进行了比较。结果显示:当TRD工法型钢水泥土墙作为基坑支护结构时,虽然主要的荷载由内插型钢来承担,但是水泥土还是发挥了一定的作用;水泥土强度和模量的空间变异性给TRD工法型钢水泥土墙承载性能产生了较大的影响,支护结构的位移与内力响应均表现出较为明显的变异性。此外,本文还对TRD工法型钢水泥土墙随机场模型进行了大量参数分析,探究了水泥土强度指标均值、变异系数及相关距离等对其承载性能的影响规律。参数分析结果表明:水泥土强度指标均值和变异系数对TRD工法型钢水泥土墙的承载性能影响较大;而随机场竖向相关距离的改变对支护结构承载性能的影响很小。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU476
【图文】：

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华中科技大学硕士学位论文土体。其中水泥土搅拌墙的建造工序施工方法按照循环次数主要分为两种，“3 循环”和“1 循环”。其中“3 循环”指的是一块水泥土连续墙，施工机械循环了三次切割搅拌过程，分别是第一次先行挖掘、第二次回撤挖掘、第三次成墙搅拌；而“1 循环”则是切割箱自行打入指定深度后，直接注入固化剂，竖向搅拌并水平向前推进，连续成墙，施工机械只进行了一次切割搅拌。在经过一系列的物理化学反应后，水泥土浆液硬化形成具有一定强度和防渗性能的水泥土。

拟合曲线,无侧限抗压强度,芯样,概率密度

强度对数值符合哪种形式的分布，对于每个样本数量相等的分组，数据的平均量都符合正态分布。然而需要说明的是，后文中 TRD 型钢水泥土墙模型中水泥元的大小并不是统一相等的，这给中心极限定理的运用造成了一定程度的偏差（a）无侧限抗压强度的对数正态拟合

计算图,弹性支点法,计算图

由于需要分析型钢水泥土连续墙这一组合结构的承载性能及变形特性，需要对水泥土和型钢分别建立三维连续介质模型。因此本文的型钢水泥土连续载结构模型是竖向平面内的三维弹性地基板模型。.1 弹性支点法依据规范[45]内容规定：悬臂式或排桩式支挡结构宜采用平面杆系结构弹性支进行分析。弹性支点法也被称为弹性地基梁法，该方法将支护结构和坑内土体地基梁，将基坑外土体看作水土压力作用到支护结构上，进而求解支护结构的与位移[46]。平面杆系弹性支点法一般采用有限元软件进行计算，基本模型如图示。其中，被动区土体采用文克尔地基模型，简化为水平方向的土弹簧单元；结构划分为若干梁单元并与土弹簧单元通过节点连接；当支护结构存在拉锚或撑时，拉锚和内支撑按照刚度相等的原则看作杆单元或弹簧单元；基坑外的主土体则按照朗肯土压力理论以主动土压力的形式作用在支护结构的梁单元表面

【参考文献】