土體物理力學參數對基坑變形的影響分析

土體物理力學參數對基坑變形的影響分析

　　在影響基坑變形的土體參數中，對基坑變形的影響最明顯的是土體彈性模量、粘聚力和內摩擦角，下面是小編搜集整理土體物理力學參數對基坑變形影響的一篇探究的論文范文，歡迎閱讀查看。

　　【摘 要】在深基坑開挖過程中，基坑支護結構除滿足自身強度要求外，還須滿足變形要求，將基坑周邊土體的變形控制在允許范圍之內。本文采用單因素分析法分析支護結構土體物理力學參數對基坑變形的影響，結合具體工程，采用有限差分分析軟件FLAC對單項因素進行模擬分析，對控制基坑變形提供了一些可供工程參考的結論。

　　【關鍵詞】深基坑;支護結構;土體物理力學參數;影響因素; FLAC

　　0 引言

　　影響基坑變形的因素很多，土體的物理力學參數方面如土的變形模量、泊松比、粘聚力、內摩擦角和重度等，本文采用單因素分析法著重分析土體的物理力學參數對基坑變形的影響，即其它參數固定，而只改變一個參數進行分析計算。本文將采用這種方法，運用有限差分分析軟件FLAC3D結合具體工程對單項因素進行模擬分析，得出支護結構設計參數對基坑變形的影響。

　　1 工程概況

　　某基坑工程，基坑周長達1700m，基坑周邊擬開挖深度約10m，由于基坑周邊緊鄰高層建筑物及交通干道，地下管線錯綜復雜，對環境保護要求高，因此本基坑支護采用的總體方案為：坡頂進行大面積減載放坡、大直徑鉆孔灌注樁作為支護樁、雙排粉噴樁作為止水帷幕的支護方案。

　　2 模型的建立[2-3]

　　工程經驗表明，基坑開挖的影響寬度約為開挖深度3～4倍，影響深度約為開挖深度的2～4倍，同時為了減少計算量，模型只取了支護體的一段，FLAC計算模型自基坑開挖邊緣到邊界的距離取為50m，模型的深度方向取35m，以盡量減小模型邊界條件對基坑變形的影響。巖土材料使用Mohr-Coulomb模型。開挖涉及的土層有八層，具體參數如下表1：

　　本基坑模型采用brick單元創建，模擬中支護結構采用FLAC內置的結構單元，錨索利用cable單元設置，樁采用pile單元設置。模擬時將錨索端頭部位和樁的連接段定義為剛性連接，將支護樁的底部也定義為剛性連接。基坑支護結構圖如圖1所示。

　　3 計算結果的分析

　　由于土體的力學特性比較復雜，所以分析土體參數對變形的影響非常重要。在基坑開挖的過程中，由于各土層的參數和應力狀態不同，對基坑變形的影響就不同，因此在研究土體力學參數對基坑變形的影響時，要找出影響變形的關鍵土層。也就是要分別考慮各土層的在變化相同情況下對基坑變形的影響。下面就用這種方法對此深基坑工程進行數值分析和參數研究，分析土體物理力學性質對基坑變形的影響。

　　在影響基坑變形的土體參數中，對基坑變形的影響最明顯的是土體彈性模量、粘聚力和內摩擦角。白永學[4]對天津地鐵某車站進行了土體參數研究，研究成果如下表2示。由表可知，彈性模量對基坑變形的影響最為顯著。為了考察土體彈性模量對樁體水平位移的影響，本文在分析模型中分別改變樁體所在的第三到第五層土的彈性模量進行模擬計算，其余計算參數保持不變，以基坑開挖結束時情況進行分析比較，基坑開挖結束時支護結構水平位移結果如圖2所示。

　　從圖2可以看出，在土體強度參數(c、φ值)相同的條件下，水平位移隨著E的減小而增大，但變形趨勢基本相同。第三層淤泥質粉質粘土體彈性模量的減小使樁頂位移迅速增大，對樁體水平位移的影響效果顯著。第四層粉質粘土位于樁體中下部，其彈性模量的降低對水平位移的影響也很顯著，樁體最大位移量有較大增加。第五層粉砂層相對于第三、四土層的影響較小。所以在基坑施工過程中，對支護結構變形的影響較大的土層是樁體所在土層的中下土層，在基坑的施工設計中應給予關注。

　　由上可知樁體水平位移對E的變化是高度敏感的，主要表現在兩個方面：一是當土體彈性模量增加時，坑外的土體的穩定性更好，作用在支護樁上的力減小，使樁體變形減小;二是坑內未開挖的土體彈性模量增加以后，對樁體變形的約束作用變大，使樁體位移減小。因此在基坑設計中，除了考慮粘聚力和內摩擦角等參數外，還要考慮土體彈性模量這樣一個因素，而且選擇該參數時要十分謹慎。

　　4 結論

　　在以上定量計算分析的基礎上，總結了土層參數對基坑變形影響的大小和規律。土體的各土層參數的變化對基坑變形的影響是不同的，樁體所處土層的中下土層對對基坑變形影響最大。這可以在基坑設計時做到心中有數，盡量避免事故的發生，同時對研究支護結構變形的控制對策，提供了一些可供工程參考的結論。

　　【參考文獻】

　　[1]Long M..Database for retaining wall and ground movements due to deep excavations[J]. Journalof Geotechnical and Geoenvironmental Engineering，ASCE，2001，127(33)：203-224.

　　[2]唐輝明，宴鄂川，胡新麗.工程地質數值模擬的理論與方法[M].武漢：中國地質大學出版社，2001.

　　[3]彭文斌.FLAC實用教程[M].機械工業出版社.

　　[4]白永學. 軟土地鐵車站深基坑變形的影響因素及其控制措施[D].西南交通大學，2006.

　　[5]劉建航，侯學淵.基坑工程手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1997.

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