武汉某软土深基坑空间效应分析及变形控制研究

摘要

随着我国城市化进程不断加快，地下空间大规模开发产生了大量的深基坑工程，且基坑工程朝着面积越来越大、深度越来越深，周边的环境日趋复杂的方向发展，这使得深基坑工程的理论研究、设计和施工均面临着诸多难题。
　　受诸多因素制约，基坑及其支护体系的空间几何形状不规则，这种空间效应会影响基坑的支护结构和周围土体的变形。由于软土具有较强的流变性，空间效应的影响尤为明显。常规的基坑设计方法采用二维平面分析法选取典型剖面进行分析，并不能真实反映基坑三维破坏特性，因此，为了基坑施工安全，必须对空间效应进行深入研究并采取相应的变形控制措施。
　　本文结合武汉市某软土深基坑工程实践，该深基坑工程采用咬合桩锚支护，由于基坑中存在较厚的软土不良土层，工程地质条件较为复杂，属于中等复杂场地。本文的研究内容和成果如下：
　　（1）采用修正摩尔—库伦土体本构模型，运用有限元软件Midas/GTS NX建立基坑数值模型。通过数值模拟结果与实际监测值对比分析，数值模拟中随基坑开挖深度增加围护结构顶部侧移量与实际监测值吻合，验证了数值模型及计算参数正确合理。
　　（2）分别从监测数据和数值模拟计算结果分析基坑的空间效应，主要分析围护结构顶部位移、地面沉降、深层水平位移、锚索受力和基坑底部隆起随距跨中距离的变化规律。基坑空间效应最大影响长度为距基坑角部22m左右范围内；基坑中部坑底的空间效应的影响深度在1.5倍基坑开挖深度范围内，基坑边界坑底的空间效应的影响深度主要在0.5倍基坑开挖深度范围内。
　　（3）进一步研究了基坑空间效应在水平方向和竖向的影响规律。水平空间效应和竖向空间效应的影响范围分别与距围护结构顶端距离和距基坑边界距离呈一次线性关系，并得出了两者的影响范围分别在在围护结构上的投影面积。
　　（4）简化基坑数值模型，保持开挖深度不变，长宽取实际数值模型长宽的1/4。主要分析了围护墙深度、分层开挖深度、预留土台和分块开挖等因素对基坑空间效应的影响规律，并提出了相应的基坑变形控制措施。

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