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软土基坑主动区土压力与位移关系实测研究

文档作者：聂宗泉1，汪清河1，周奇1，孟少平2，张尚根3 文档来源： 1．中铁四局集团 2．东南大学土木工程学院 3．解放军理工大学工程兵工程学院		点击数：	更新时间： 2025年12月15日
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2011年12月下
第40卷第355期
施工技术
CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY 43
软土基坑主动区土压力与位移关系实测研究
聂宗泉1，汪清河1，周奇1，孟少平2，张尚根3
(1．中铁四局集团，安徽合肥230023；2．东南大学土木工程学院，江苏南京210096；
3．解放军理工大学工程兵工程学院，江苏南京210007) ，
[摘要]在对上海地铁M8线延吉中路站基坑主动区土压力和地下连续墙水平位移实测资料分析处理的基础上，就
主动区土压力强度和连续墙水平位移之间关系进行深入研究。分析结果表明，土压力和位移之间关系与双曲线具
有很好的相关性，土体水平基床系数沿深度增加，但超过一定深度后增加趋缓。
[关键词]地下工程；软土地区；深基坑；土压力；位移；双曲线模型
[中图分类号]TU431 [文献标识码】A [文章编号]1002-8498(2011)24-0043-04
Monitoring and Research on Relationship Between Earth Pressure
in Active Area and Displacement of Foundation Excavation in Soft Soil
Nie Zongquanl，Wang Qinghel，Zhou Qil，Meng Shaopin92，Zhang Shanggen3
(1．No．4 Chinese Railway Bureau Group Co．，Ltd．，Hefei，Anhui 230023，China；2．College of Civil Engineering，
Southeast University，Nanjing，Jiangsu 210096，China；3．College of Engineering co伊s，PLA University of
Science and Technology，Nanjing，Jiangsu 210007，China)+
Abstract：Based on the monitoring earth pressure and displacement of diaphragm wall of deep foundation
excavation of Yanji Street Station of Shanghai Metro line M8，the relationship between earth pressure in
active area and displacement of diaphragm wall is studied in detail．The results show that the relationship
between the earth pressure and the displacement of diaphragm wall may be expressed by hyperbolic
model．The horizontal foundation coefficient of soil is increased with depth，and the trend slows at some
●
point．
Key words：underground；soft soil area；deep foundation excavation；earth pressure；displacement；
hyperbolic model
大量基坑工程实测¨刮表明：土压力与支护结
构变形密切相关，在基坑开挖过程中，土压力并非
一开始就达到极限状态，而是由静止土压力逐渐趋
于极限土压力，并且在大多数工况下土压力只是处
于某一中间状态。
柔性支护深基坑土体的变形形态异常复杂，目
前的土压力理论还难以准确反映作用于柔性支护
结构上土压力分布的实际情况，因此，对土压力和
位移关系进行实测分析具有一定的理论及现实意
义。本文结合上海地铁M8线延吉中路站深基坑工
程，就作用于柔性支护上的土压力与位移关系进行
深入探讨分析。
1工程概况
上海地铁M8线延吉中路站为大型区间折返
【收稿日期】201l-03-15
[作者简介】聂宗泉，中铁四局集团高级工程师，国家一级注册结构
工程师。安徽省合肥市望江东路96号中铁四局集团技术中心
230023，电话：(0551)5244544，E-mail：nzql965@sohu．com
站，呈南北走向，车站外轮廓尺寸为472．9m×
18．8m，车站标准段基坑开挖深度15．3m，围护结构
为800mm厚地下连续墙，兼作使用阶段的主体结构
侧墙，墙趾埋深27m，沿深度方向设4道钢管支撑，
其中第1道为th580mm，其余3道为th609mm。
工程地基属第四系河口～滨海浅海相沉积层，
总体上呈现地面下3．0m为杂填土；3．0～8．0m主
要以饱和粉质砂土夹黏土为主，呈松散状态，稳定
性差，土质不均匀；8．0m以下均为饱和状态淤泥质
黏性土，局部夹少量薄层粉细砂及贝壳屑，具有高
灵敏度、高含水量及弱渗透性的特点。车站地基土
属中一高压缩性软弱土层。车站底板位于④灰色
淤泥质黏土内，地下连续墙墙趾插入⑥暗绿～草黄
色粉质黏土中。各土层物理力学参数如表1所示。
延吉中路站基坑保护等级局部为二级(该段建
筑物距坑边近且密集)，其余为三级。
基坑开挖施工分成5个工况。①工况1 土方
万方数据
44， 施工技术第40卷
舟
星
’R
幽
刊
0 10 20 30 40 50 60
aTYl测点
0 10 20 30 40 50
位移／mm
b TY2测点
图1测点土压力-位移实测曲线
Fig．1 Monitoring earth pressure-displacement curves
实测土压力与对应处地下连续墙水平位移曲线。
1)从图1可以看出，作用于支护结构某深度处
实测土压力与该深度支护结构水平位移密切相关，
深层土压力随对应深度支护结构水平位移增加而
减小。浅层土体作用于支护结构上的土压力随支
护结构侧向变形变化较复杂，如TYl，TY2测点在深
度为1．38，4．38，7．38，10．38m处的土压力随位移
的增加并不是单调减小，这主要是因为基坑浅层土
体受施工荷载影响比较大。此外，基坑自身变形产
生的土压力重分布及主动区土体沿深度变形速率
不同而形成的竖向土拱作用也是浅层土压力表现
异常的原因。本文主要就深层土体产生的土压力
和位移关系进行分析。
2)对于一般保护等级(二级或三级)的柔性支
护软土深基坑工程，位移对深层土压力影响明显，
由于支护结构侧移引起的土压力减小量可达20％
～40％。TYl测点在13．38，16．38，19．38，22．38m
深度处土压力因连续墙侧移分别减小20．2％，
25．9％，42．8％，24．7％；TY2测点在同样深度处土
压力分别减小37．6％，45．2％，41．3％，32．2％。
3)主动区不同深度处土压力强度随支护结构
侧向位移的变化规律无显著差异。随着支护结构
侧向位移的逐渐增加，主动区土压力由静止土压力
状态逐渐向主动土压力状态转化，转化阶段土压力
随位移的变化基本呈双曲线变化。如TYl，TY2测
点在不同深度处的土压力随位移的变化关系均与
双曲线具有很好的相关性。
4)由图1可以看出，TYl测点在13．38m和
16．38m深度处，TY2测点在13．38m深度处，当连
续墙水平位移达到30mm(约1．1‰日，本工程地下
连续墙高H=27m)左右时土压力基本处于主动极
限状态。这说明对于柔性支护深基坑工程，不同深
度处土压力达到极限状态所需位移量有差别，较浅
部位土压力达到主动极限状态所需的水平侧移量
小于一些学者采用一般黏性土试验所得到的结论
万方数据
2011 No．355 聂宗泉等：软土基坑主动区土压力与位移关系实测研究45
(根据《基坑工程手册》p1，土体达到主动朗肯状态
挡土结构所需水平侧移量：砂土为3‰挡土结构高
度，黏土为4％o挡土结构高度)。当然，不同土性、不
同深度处极限土压力所需位移量的确定还有待大
量的试验研究和工程实测的进一步检验。
3 土压力随支护结构侧移变化特征
土压力计算由于涉及因素太多，要在计算中考
虑所有因素是不现实的，一方面是由于理论上的局
限，另一方面也是便于实用的需要。针对基坑开挖
中往往位移受限，正确、有效和合理地考虑位移对
基坑开挖中土压力的影响很有必要M剖。
当土体处于静止状态时，若由于某种原因使土
体产生相应的位移，水平方向应力就会产生衰减或
增长，直至达到主动或被动状态。但由于这种平衡
是塑性极限平衡，因此，当土体达到主动或被动状
态时，水平向应力便不会继续衰减或增加了，土压
力随位移的变化可描述为如图2所示曲线。
图2土压力·位移关系曲线
Fig．2 Earth pressure-displacement curve
根据库仑理论相关试验研究表明：在相同条件
下，主动土压力小于静止土压力，而静止土压力又
小于被动土压力，即矿。<盯。><矿。，而且产生被动>

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