《黄土地区基坑与边坡工程土压力理论和支护关键技术研究》

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所属科学技术领域:该项目属于土木工程学科岩土工程领域的理论与工程应用研究,涉及岩土工程与结构工程学科交叉,研究内容主要为黄土边坡主动土压力测试、非饱和土三轴试验与理论修正、支挡结构关键技术等。

主要科技内容:该项目通过对非饱和原状黄土边坡进行分层开挖,测得了主动土压力大小及分布;通过坡顶浸水试验测试坡内水的渗透规律及对土压力的影响。通过系统的室内试验,建立了非饱和原状Q3黄土侧向卸荷剪切和浸水湿陷过程中基于细观结构性的结构演化方程和弹塑性本构模型;分别推导了极限状态和非极限状态考虑吸力和结构性的非饱和原状黄土主动土压力计算公式,利用现场的实测数据验证其合理性。依托兰州地铁、西宁火车站改造项目,在支护桩和锚杆钢筋上预埋钢筋计,分别对基坑开挖过程中和桩头侧向加载、不同工况锚杆拉拔过程中桩锚杆内力进行监测,详细研究了支护结构关键技术,并在大量支挡结构工程中实践推广。

技术经济指标:①首次提出“拉结法”,并运用该方法对非饱和天然黄土边坡主动土压力进行现场实测,得出了土压力沿坡高的分布规律;②率先通过坡顶浸水试验,得到了天然黄土边坡中水的渗透规律及对土压力的影响,找出了滑坡剪出口位置以及滑移线具体位置;③通过侧向卸荷剪切试验和CT-三轴试验,建立了非饱和黄土的结构损伤演化方程和弹塑性本构模型;④推导了考虑吸力和结构性的非饱和黄土边坡主动土压力算法;⑤基于原位开挖测试,探讨了支护结构关键技术,并在大量深基坑与高边坡支护设计中应用;⑥发表论文26篇(SCI、EI检索17篇),申请专利2项,编写地方标准与手册2部,培养博士1人,硕士6人。

促进行业科技进步作用及应用推广情况:该项目针对黄土地区土压力计算和支护设计等热难点进行突破,解决了多项关键技术问题,研究成果达到国际先进水平,可有力促进非饱和土力学学科发展,在甘肃省商会大厦基坑工程、西宁火车站综合改造项目基坑工程等80余项工程应用过程中,产生经济效益1.2亿余元。主要成果已编入《高速公路高边坡设计与施工技术指南》、《建筑边坡工程手册》,预期经济和社会效益可观。

成果说明

该项目针对黄土地区土压力计算和支护设计等热难点进行突破,解决了多项关键技术问题,研究成果达到国际先进水平,可有力促进非饱和土力学学科发展,在甘肃省商会大厦基坑工程、西宁火车站综合改造项目基坑工程等80余项工程应用过程中,产生经济效益1.2亿余元。

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