软土地下施工的岩土工程问题

1 引言

第10届软土地下施工岩土工程国际研讨会(10th International Symposium on Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground, TC204 CAMBRIDGE 2022)将于2022年6月27日至6月29日在英国剑桥大学(University of Cambridge)召开，这次会议的主要议题涉及深部开挖、隧道和大型地下结构的分析、设计、施工和维护方面的岩土工程，特别强调地层移动的发展、影响和控制，它们与现有结构之间的相互作用、缓解措施和风险管理，包括：

(1) 现场案例研究

(2) 软土地层中隧道和深部开挖的物理及数值模拟

(3) 地下施工活动对现有结构的影响

(4) 地下施工的地层改良设计与应用

(5) 软土地层中地下施工的传感技术和监测

(6) 地层移动与现有结构的相互作用和缓解措施

(7) 软土地基中地下基础设施的地震响应

(8) 智能基础设施材料

(9) 受地下施工活动影响的历史/砖石结构

2 软土理论

软土地层的隧道开挖(tunneling in soft ground)是岩土工程一个非常重要的领域，半个世纪前，Peck, R.B. (1969)[Deep excavations and tunneling in soft ground, State-of-the-Art Report]在这份著名的65页的报告中，阐述了软土地层隧道工程的基本概念、解决方法以及对测量数据的理解，Leca, E. (1989)[Analysis of NATM and Shield Tunneling in Soft Ground, Ph.D. Thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University]，Leca, E (2007)[ITA/Aites report: Settlements induced by tunneling in Soft Ground. Tunnelling and Underground Space Technology 22, pp. 119-149]报告了软土地层隧道开挖的最新进展，FHWA(2009)发布的技术手册FHWA-NHI-10-034《Technical Manual for Design and Construction of Road Tunnels - Civil Elements》全面讨论了隧道设计和施工，包括软土地层的处理方法。

3 Soft-Soil模型

在软土地层中进行地下开挖，最关心的是开挖后土的变形，因此考虑软土的固结影响是非常必要的。为了精确模拟软土的变形，在数值模拟时应该使用软土模型(Soft-Soil Model)。目前FLAC2D/FLAC3D、RS2/RS3、PLaxis2D/3D都内置了软土模型，在FLAC3D和Plaxis中，还有一个Soft-Soil-Creep(SSC)模型，用来考虑与时间相关的二次压缩固结。软土模型的主要参数有：(1) 单位重量；(2) 初始孔隙比；(3) 压缩指数；(4) 膨胀指数；(5) 粘结力；(6) 内摩擦角；(7) 膨胀角；(8) 抗拉强度。除此之外，还有一些状态参数。

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• 软土地层开挖和支护模拟(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 1
  

• 软土地层开挖和支护模拟(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 2
  

• 软土地层开挖和支护模拟(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 3
  

(A) soft-soil model in FLAC3D

zone cmodel assign soft-soilzone property lambda-modified 0.106 kappa-modified 0.016 poisson 0.25zone property coefficient-normally-consolidation 0.62 ...              over-consolidation-ratio [ocr]zone property friction=30.0 cohesion 0 dilation 0

(B) soft-soil-creep model in FLAC3D

zone cmodel assign soft-soil-creepzone property lambda-modified 0.106 kappa-modified 0.016 poisson 0.25zone property coefficient-normally-consolidation 0.62 ...              over-consolidation-ratio 1.0zone property friction=30.0 cohesion 0 dilation 0zone property time-reference 0.7 index-creep 0.004