[发明专利]一种基坑降水条件下粉细砂土非饱和强度参数的确定方法

说明书

本发明涉及了一种基坑降水条件下粉细砂土非饱和强度参数的确定方法。首先，岩土工程勘察获取基坑的地下水水位、原状土样和相应的取样位置，然后，采用离心法快速获得脱水条件下原状土样的土水特征曲线，再进行法向荷载分别为原状土样各自所受有效自重应力条件下的常规直剪试验，获取相应的抗剪强度值，之后，利用烘干法测定地下水位之上原状土样常规直剪试验后的体积含水量，依据土水特征曲线获得对应的基质吸力值，最后，计算获得基坑降水条件下粉细砂土非饱和强度参数。本发明公开的方法具有快速和准确获取基坑降水条件下粉细砂土非饱和真实强度参数的优点，可用于基坑支护的优化设计工作。

技术领域

本发明涉及基坑支护工程领域，特别是涉及一种基坑降水条件下粉细砂土非饱和强度参数的确定方法。

背景技术

基坑降水条件下，临近基坑侧壁的土体处于非饱和状态，其强度参数的准确获取是基坑支护安全的前提。现有的非饱和土强度参数的确定方法多是通过室内非饱和强度试验获得的，周期长且应力状态与实际不符，测试结果与实际偏差较大，影响了推广应用。

文献《非饱和土强度特性的现场试验测定方法》（CN109837911B）公开了一种非饱和土强度的现场试验测定方法，但由于采用现场原位试验和张力计测量方法，测量成本高、周期长，并且无法得到由非饱和基质吸力引起的强度参数。《一种基于非饱和土非线性强度包络壳模型的土体抗剪强度计算方法》（CN106996970B）、《一种快速测量非饱和土基质吸力和抗剪强度的装置及方法》（CN111474065A）等公开了从试验过程或处理方法上获取非饱和土抗剪强度的方法，所得的抗剪强度参数与基坑侧壁土体实际应力状态下的真实值存在一定差异，从而影响了方法的应用。

因此，迫切需要提出一种基坑降水条件下粉细砂土非饱和强度参数的确定方法，填补基坑降水条件下粉细砂土强度参数与真实情况吻合度不高的不足，提高基坑支护结构优化设计水平。

发明内容

针对基坑降水条件下粉细砂土体非饱和强度参数的确定方法的现状，由于粉细砂土具有相对于黏土更好的渗透性特征，非饱和状态下薄层土样内部孔隙气压力近似为空气压力，在此基础上，本发明提供一种基坑降水条件下粉细砂土非饱和强度参数的确定方法。

为达到所述目的，本发明的技术方案为：

一种基坑降水条件下粉细砂土非饱和强度参数的确定方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：通过岩土工程勘察获取基坑的地下水水位，获取4组原状土样和相应的取样位置；所述的地下水水位是指岩土工程勘察钻孔内地下水的稳定水位；所述的4组原状土样是指地下水位之上和地下水位之下不同位置的各2组原状土样；所述的相应的取样位置是指原状土样中点至地表的垂直距离。

所述步骤1中，所述的原状土样是指所取土样达到Ⅰ、Ⅱ级质量等级。

步骤2：选取地下水位之下的1组原状土样，采用离心法快速获得脱水条件下土样的土水特征曲线；所述的脱水条件是指土样由饱和状态下开始的；所述的土水特征曲线是指体积含水量与基质吸力的关系曲线。

步骤3：进行法向荷载分别为3组原状土样各自所受有效自重应力条件下的常规直剪试验，获取相应的抗剪强度值。

所述步骤3中，所述常规直剪试验，获取相应的抗剪强度值，具体包括下述步骤：

步骤3.1：计算地下水位之下的1组原状土样所受有效自重应力

其中：为地下水位之下原状土样所受有效自重应力，i为地下水位以上的第i个土层，m为地下水水位以上的土层数，为第i个土层的天然重度，为第i个土层的厚度，j为地下水位以下到原状土样中点的第j个土层，n为地下水水位以下到原状土样中点的土层数，为第j个土层的饱和重度，为第j个土层的厚度，为地下水的重度，取10kN/m³。