深基坑支护受力变形国内研究综述

深基坑支护受力变形国内研究综述

改革开放以来，随着我国经济快速发展，城市建设规模不断扩大，开发利用城市地下空间是城市可持续发展和提高城市功能的必经之路。基坑工程是进行地下空间开发的一种重要的并有较长历史传统的工程技术，同时也是一种涉及工程及水文地质、岩土工程、结构工程和施工技术等多门学科的发展中的工程技术。由于日益扩大的地基基础工程技术队伍，有力的促进了地基设计、桩基设计、地基处理、基坑工程和地基基础测试技术等技术领域的进步。下面就对深基坑工程的理论研究热点问题做一总结。

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一． 对深基坑开挖过程中释放荷载的三种模拟方法

影响深开挖有限元分析结果的因素很多, 如土体非线性、土支护结构相互作用、固结、降水和开挖荷载的模拟等。 其中, 开挖荷载模拟的影响是首要的。如果开挖荷载的模拟不正确, 其它一切工作等于白费。深开挖有限元分析中释放荷载的三种模拟方法——Mana 法、单元应力内插法和位移法。通过实例对比分析指出: 位移法精度最高, 但程序处理较繁琐; 单元应力内插法计算效果最差,编程也不方便; Mana法概念明确, 易于程序处理, 但第一级开挖荷载偏大, 以致影响以后各级的计算效果。但是通过对Mana法改进后, 计算精度明显提高。基本可以达到接近工程实际情况的精度。

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二． 深基坑支护结构与土体之间的空间作用

平面弹性抗力法得到了广泛的应用。但这种方法仅能得到将围护结构简化为平面问题后的变形及内力情况，就使计算结果不能真实反映空间支护结构的受力与变形情况，而空间计算结果与平面计算结果往往有很大的不同。其中，基坑围护结构水平位移、主动土压力、支撑轴力、基底隆起及地表沉降量的分布均具有明显的空间效应：基坑边角处围护结构水平位移、基底隆起值、支撑轴力和地表沉降量均较小，随后逐步增大，至基坑中部达到最大值。而主动土压力的变化规律则反之。由此说明基坑边角附近的空间作用较强，而中部较为弱。

针对这种空间作用，有学者在平面弹性抗力法的基础上提出了空间弹性抗力法：即将支护体系完全从土体中隔离出来所进行的计算。空间弹性抗力法解决了平面弹性抗力法中对支撑刚度确定较为困难的难题，支撑系统直接参与计算。在以往的基坑设计计算方法中，都认为围护结构各受槽段之间没有相互作用，主要是通过帽梁和支撑系统的连接而构成了基坑的空间作用。空间弹性抗力法的提出，无疑为我们的基坑空间问题找到了一条解决空间问题的途径，但是，针对这种理论的提出，还需要我们在工程实例和理论研究中的进一步检验和完善，以使这种方法能更精确的解决我们遇到的空间问题。

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三． 深基坑支护结构和土体之间的相互作用

在深基坑的开挖过程中，地基土会产生沉降，而与之相贴近的连续墙等支护结构体系必然的会受到来自沉降土的影响。为了真实地模拟支撑结构和土体之间的共同作用及不同施工

方案对支护结构的影响，可以把深基坑土体沉降前后的支护结构单元做不同的定义。即在土体沉降的过程中把连续墙等与土体直接接触的支护体系锁定（将该单元的刚度和质量都乘以一个很小的数）令其不发挥作用，而在土体沉降结束以后，再解锁定该单元。这样，土体沉降结束以后它虽然已经有了变形，但是程序假设其内力为零，这与工程中的实际情况是相符的。

通过锁定与解锁定单元来尽可能的接近工程实际中的情况，得到的最终数据是比较精确的，也是该方法在有限元对深基坑问题分析中的重要参考价值的体现。

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四． 总结

有限元法的显著特点是处理非线性、非均质和复杂的边界条件, 而土体的应力、应变分析恰恰就是存在这些困难。计算模型的建立应取决于工程本身特点, 其复杂程度应当与所解决工程问题相适应, 模型应尽量简单, 参数物理意义要明确且易于确定[7]。

所以国内最近用有限元的方法来解决有关基坑技术的问题是一个热点。由于基坑问题的复杂性和多变性，在模拟的方法上还有很多地方值得我们去研究。目前国内的研究方向已经开始倾向于针对具体工程案例的研究，以及更加细化的研究领域，如：针对空间性的问题，在基坑开挖的墙角处的受力状况的分析；针对基坑局部土质不良，为了改善土质而进行的各种新的施工工艺（基地加固对整体基坑的影响）等领域。

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参 考 文 献

[1] 陈忠汉，程丽萍.深基坑工程[M].机械工业出版社，1999.

[2] 高俊合, 赵维炳, 施建勇. 土体非线性影响的深基坑支护研究综述. 水利水电科技进展, 1994, 17(4) : 14-17. [3] 高俊合，赵维炳，李兴文. 深开挖有限元分析中释放荷载模拟. 河海大学学报，1999，27（1）：47-52.

[4] 陆培毅 ，李绍忠，顾晓鲁. 基坑支护结构的空间分析. 岩土力学，2004，25（1）：121-124.

[5] 俞建霖. 基坑性状的三维数值分析研究. 建筑结构学报，2002，23（4）：65-70.

[6] 陆新征，宋二祥，吉 林，眭 峰. 某特深基坑考虑支护结构与土体共同作用的三维有限元分析. 岩土工程学报，2003，25（4）：488-491.

[7] 陆 东, 李 凡. 深基坑桩锚支护有限元分析. 安徽建筑工业学院学报( 自然科学版)，2010，18（6）：2-7.

[8] 赵海燕， 黄金枝. 深基坑支护结构变形的三维有限元分析与模拟. 上海交通大学学报，2001，35（4）：610-613.

[9] 吴洁妹.有限元法在地铁车站坑底加固技术中的应用. 岩土工程学报，2010，32（2）：192-195.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/p2jx.html