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浙江大学学报(工学版)
浙江大学学报(工学版)  2022, Vol. 56 Issue (4): 692-701    DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2022.04.008
交通工程、土木工程     
太湖隧道软土基坑长期稳定性分析与变形预测
周傲1,2(),王斌2,*(),李洁涛2,周欣3,夏文俊3
1. 湖北工业大学 土木建筑与环境学院，湖北 武汉 430068
2. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071
3. 江苏省交通工程建设局，江苏 南京 210004
Long-term stability analysis and deformation prediction of soft soil foundation pit in Taihu Tunnel
Ao ZHOU1,2(),Bin WANG2,*(),Jie-tao LI2,Xin ZHOU3,Wen-jun XIA3
1. School of Civil and Environmental Engineering, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China
2. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China
3. Jiangsu Provincial Transportation Engineering and Construction Bureau, Nanjing 210004, China
 全文: PDF(1611 KB)   HTML
摘要：

以太湖隧道某大型基坑工程为背景，构建基于支持向量机方法的智能反演系统，开展室内软土蠕变实验，提出结合智能反演和蠕变实验的分析方法. 结合现场监测数据，综合确定相关土层的基本物理力学参数及蠕变相关参数. 结合现场超载作用下软土基坑的变形进行分析，验证了该方法在进行软土基坑超载作用下长期稳定性分析及变形预测中的可适用性. 将该方法应用于太湖隧道的超载优化设计，取得了良好的效果.
关键词： 软土;  超载;  时效变形;  稳定性    
Abstract:

An intelligent inversion system based on support vector machine (SVM) was established, and creep tests of soft soil were conducted in laboratory under the background of a large foundation pit project of Taihu tunnel. An innovative analysis method was proposed by combining the intelligent inversion and creep tests. The basic physical and mechanical parameters and creep parameters of relevant soil layers were determined combined with the monitoring data. The feasibility of the method in long-term stability analysis and deformation prediction of soft soil foundation pit under overloading was verified by analyzing the deformation at the site of soft soil foundation pit under overloading. The method was applied to the optimization design under overloading of Taihu tunnel, and good results were obtained.
Key words: soft soil    overload    time-dependent deformation    stability
收稿日期: 2021-05-19 出版日期: 2022-04-24
CLC:  TV 551  
基金资助: 国家自然科学基金资助项目（51709258，51979270）；中国科学院“百人计划”资助项目；江苏省交通工程建设局科技资助项目（212019YH111205）
通讯作者: 王斌     E-mail: 237696565@qq.com;bwang@whrsm.ac.cn
作者简介: 周傲（1993—），男，硕士生，从事基坑变形预测和反分析的研究. orcid.org/0000-0001-5038-6480. E-mail： 237696565@qq.com
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周傲
王斌
李洁涛
周欣
夏文俊

引用本文:

周傲,王斌,李洁涛,周欣,夏文俊. 太湖隧道软土基坑长期稳定性分析与变形预测[J]. 浙江大学学报(工学版), 2022, 56(4): 692-701.

Ao ZHOU,Bin WANG,Jie-tao LI,Xin ZHOU,Wen-jun XIA. Long-term stability analysis and deformation prediction of soft soil foundation pit in Taihu Tunnel. Journal of ZheJiang University (Engineering Science), 2022, 56(4): 692-701.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/eng/CN/10.3785/j.issn.1008-973X.2022.04.008    或    https://www.zjujournals.com/eng/CN/Y2022/V56/I4/692

图 1  太湖隧道区位示意图
图 2  现场施工俯视图
图 3  k30+110地质勘察剖面图
序号 工况 时间 阶段
1 第1层土开挖（含堆土） 2020-09-24—2020-09-27 第1阶段
2 第1层喷锚 2020-09-28—2020-09-29
3 第2层土开挖（含堆土） 2020-09-30—2020-10-03
4 第2层喷锚 2020-10-04—2020-10-05
5 第3层土开挖（含堆土） 2020-10-06—2020-10-09
6 第3层喷锚及垫层施工 2020-10-10—2020-10-15
7 稳定堆土（设计高度为7 m） 2020-10-15以后 第2阶段
表 1  基坑的施工工况
图 4  k30+100断面的数值计算模型
土层 φ/ (°) c/kPa
2-2粉质黏土 12.5（15.1） 21.3（25.5）
2-3粉土 28.3（33.5） 16.2（19.2）
3-1粉质黏土 13.2（17.4） 41.1（47.0）
3-1c粉土 26.2（27.5） 12.6（13.8）
3-2粉质黏土 10.4（10.4） 20.0（20.0）
4-1黏土 16.1（16.1） 49.5（49.5）
4-1c粉土 20.7（20.7） 10.3（10.3）
表 2  反演前、后的土体参数
图 5  k30+110号桩水平位移随深度的分布
图 6  GDS三轴试验机
图 7  不同加载压力下e-lg t曲线图
图 8  蠕变参数的计算曲线
土层 $ {\lambda ^ * } $ $ {\kappa ^ * } $ ${\;\mu ^ * }$
2-2 0.028 840 0.013 723 0.001 468 00
2-3 0.012 782 0.008 909 0.000 900 74
3-1 0.022 098 0.022 633 0.001 575 99
表 3  各土层的蠕变参数
图 9  k30+100断面处的基坑塑性区分布图
时间点 F 塑性区贯通
基坑开挖完成 1.559 否
基坑开挖完成后第15天 1.435 否
基坑开挖完成后第30天 1.407 否
基坑开挖完成后第60天 1.384 否
基坑开挖完成后第90天 1.365 否
基坑开挖完成后第120天 1.352 否
基坑开挖完成后第150天 1.335 是
表 4  不同时间点基坑安全系数及塑性区
图 10  k30+100断面处基坑安全系数随时间变化曲线
时间点 F7.0 F7.5 F8.0 F8.5 F9.0
基坑开挖完成 1.559 1.488 1.431 1.373 1.282
基坑开挖完成后第15天 1.435 1.409 1.395 1.361 ?
基坑开挖完成后第30天 1.407 1.386 1.376 1.354 ?
基坑开挖完成后第60天 1.384 1.372 1.361 1.343 ?
基坑开挖完成后第90天 1.365 1.356 1.347 1.329 ?
基坑开挖完成后第120天 1.352 1.338 1.331 1.314 ?
基坑开挖完成后第150天 1.335 1.321 1.311 1.297 ?
表 5  不同堆载高度下不同时间点处的基坑安全系数
图 11  基坑开挖完成时基坑安全系数随堆载土高度的变化曲线
图 12  不同堆载土高度下基坑安全系数随时间的变化曲线
图 13  8 m堆载下坡顶水平位移随时间的变化曲线
图 14  k30+100断面处边坡顶水平位移随时间的变化曲线图
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