《基坑變形估算》ppt課件

1、1.概述及研討現(xiàn)狀2.基坑變形景象3.基坑變形機理4.地層損失法5.估算法6.縱向沉降7.基底隆起變形8.剛性擋土墻位移 深基坑開挖不僅要保證基坑本身的平安與穩(wěn)定，而且要有效控制基坑周圍地層挪動以維護環(huán)境。在地層較好的地域如可塑、硬塑粘土地域，中等密實以上的砂土地域，軟巖地域等?；娱_挖所引起的周圍地層變形較小，如適當控制，不致于影響周圍的市政環(huán)境，但在軟土地域如天津、上海、福州等沿海地域，特別是在軟土地域的城市建立中，由于地層的脆弱復雜，進展基坑開挖往往會產(chǎn)生大的變形，嚴重影響緊靠深基坑周圍的建筑物、地下管線、交通干道和其他市政設(shè)備，因此是一項很復雜而帶風險性的工程。 目前國內(nèi)外有多種預測深

2、基坑穩(wěn)定性的計算實際，但很少有對基坑周圍地層挪動性進展估算的方法。近幾年大量的基坑工程實際積累了豐富的閱歷，也產(chǎn)生了一些較稱心的地層挪動閱歷預測方法，實踐運用效果較好。 基坑的變形計算實際能否較好地反映實踐情況受很多要素的制約，除圍護體系本身及周圍土體特性外，較多地受施工要素影響，計算參數(shù)難以準確確定，每一個計算實際都有其運用范圍，故計算中必需充分思索到這一點。 此外，在軟土地域，基坑的變形計算還需思索時空效應的影響，普通以為，在具有流變性的軟土中，基坑的變形墻體，土體的變形隨著時間的增長而增長，分塊開挖時留土的空間作用對基坑變形具有很好的控制造用，時間和空間兩個要素同時協(xié)調(diào)控制可有效地減少基

3、坑的變形。 目前，在城市基坑工程設(shè)計中，基坑變形控制要求越來越嚴厲，此前以強度控制設(shè)計為主的方式逐漸被以變形控制設(shè)計為主的方式所取代，因此基坑的變形分析成為基坑工程設(shè)計中的一個極重要的組成部分，這一點在軟土地域尤為重要。 土建工程施工控制的概念，最初是由 Yao JT P于 1972年初次提出的，它的根本思想是依托構(gòu)造物與控制系統(tǒng)間的優(yōu)化匹配，共同抵御工程及其他外荷載，進而控制其變形位移在允許的限值以內(nèi)。 在我國，基坑工程施工變形控制的研討始于九十年代。變形控制的根本思想是要求支護構(gòu)造在滿足強度及構(gòu)造穩(wěn)定的前提下，尚需滿足控制變形位移的運用要求，也即，地下工程施工中既要保證其構(gòu)造平安、不失穩(wěn)，

4、又要對周圍環(huán)境不呵斥超出允許變形限值的不利影響。 對施工變形的主要研討方法有平安系數(shù)法、閱歷公式法、數(shù)值方法正分析與反分析、地層損失法、系統(tǒng)分析方法。 灰色系統(tǒng)預測法 時間序列預測法 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測法 對灰色系統(tǒng)模型分析可發(fā)現(xiàn)，其本質(zhì)為一種曲線擬合。 其運用條件 為：1灰色系統(tǒng)建模的前提是數(shù)據(jù)序列為光滑的離散函數(shù)，其關(guān)系可用一個初等函數(shù)來表達； 2灰色系統(tǒng)模型僅描畫一個隨時間按指數(shù)規(guī)律單調(diào)增長的或衰減的過程。 灰色系統(tǒng)模型的運用范圍非常狹小，它既不適用于數(shù)據(jù)變化規(guī)律上凸的情況，又不適用于數(shù)據(jù)中有負數(shù)的情況。 因此，在巖土工程位移預測中應慎用灰色系統(tǒng)建模進展預測研討。 對時間序列ARMA模型進

5、展分析，可發(fā)現(xiàn)此模型本身為一種線性自回歸模型，可以為它是一種差分方程方式的參數(shù)模型。其運用條件為： 1 要求數(shù)據(jù)序列為平穩(wěn)、正態(tài)的序列； 2 序列中的數(shù)據(jù)應該是其歷史數(shù)據(jù)的線性組合。 由于時間序列模型表示一種隨機信號的統(tǒng)計特性，從而要求數(shù)量應該比較大，這就使在允許觀測時間短且位移變化不大的情況下，量測有一定難度，實施起來并不方便。 在實踐的巖土工程中，所觀測得到的位移序列普通不能夠為平穩(wěn)、正態(tài)的隨機序列；很多情況下，觀測序列都不能符合是其歷史數(shù)據(jù)線性組合的特點。這些均限制了時間序列模型的運用。 由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建模過程可發(fā)現(xiàn)，該方法本質(zhì)為非線性自回歸模型。對觀測序列幾乎沒有什么要求，它幾乎可以

6、對任何能夠的序列進展分析。目前巖土工程位移預測均采用最簡單、常用的無反響前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型BP模型，預測方法采用自回歸法。分析這樣構(gòu)造的模型，可發(fā)現(xiàn)運用中存在大量有待處理的問題。如：1 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造確實定 2 結(jié)點單元作用函數(shù)確實定 3 BP算法問題 4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的外延性 雖然人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的觀測數(shù)據(jù)序列要求不多，但正是這種普適性增大了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建模的難度。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在土木工程領(lǐng)域內(nèi)的運用已有大量的工程實例，目前主要運用于構(gòu)造探傷、振動分析、構(gòu)造優(yōu)化和控制等方面。袁金榮博士等曾將其作為一種工具引入到地下工程，研討其在地下工程設(shè)計、施工各方面的運用可行性，并和模糊控制相結(jié)合，建立一套集地下工程施工

7、變形預測和控制為一體的智能化控制系統(tǒng)。 在基坑工程方面，目前主要用于變形預測、工程或研討分類、評價與分析等方面。 研討方法綜述 深基坑變形預估方法 基坑變形預警值的研討 采用的方法主要有，物理模擬法、數(shù)值模擬法、半實際解析法、閱歷公式預測法以及非線性預測方法等。 在實踐工程中常采用一種或幾種相結(jié)合的預測方法，而以閱歷公式所計算的墻后地面最大沉降量和以半實際解析法所算的墻體最大程度位移量，為驗證和調(diào)整各種計算方法所用參數(shù)及計算結(jié)果的主要可信參照數(shù)據(jù)。 總體上，采取實際導向、測試定量和閱歷判別相結(jié)合的方法，以求可靠、適用、簡易的技術(shù)效果。 Clongh 和 Schmidt閱歷方法 G.Wayne

8、Clongh和Birger Schmidt將深基坑開挖釋放應力而引起的墻體挪動分為“和“ 兩種根本型式。 DhmHhmvm1.4DHvm1.4WShm vmvm (）位移小 墻體最大水平位移hm （）位移大 墻后最大地表沉降vm對于第種型式：沉降影響范圍 245tanD0最大地面沉降 245tanDH/S2w0對于第種型式；沉降影響范圍x0 同上地面沉降量 1exp10ma某項研討中采用的各類變形預警值如下：1允許地面最大沉降量0.3%H, H為坑深，如按 50m計，那么應15cm；2允許圍護墻體的最大程度位移值0.4%H, 那么應20cm ;3允許的最大坑深高程處的基底隆起量0.7%H, 那

9、么應35cm4變形速率： 墻體程度位移6mm/天； 坑周地表位移4mm/天。5對長江大堤變形控制的警戒值： 最大允許變形，應5cm； 最大允許變形速率，應2mm/天。一一. 墻體的變形墻體的變形墻體程度變形 當基坑開挖較淺，還未設(shè)支撐時，不論對剛性墻體(如水泥攪拌樁墻，旋噴樁樁墻等)還是柔性墻體(如鋼板樁，地下延續(xù)墻等)，均表現(xiàn)為墻頂位移最大，向基坑方向程度位移，呈三角形分布(圖1(a)，隨著基坑開挖深度的添加，剛性墻體繼續(xù)表現(xiàn)為向基坑內(nèi)的三角形程度位移或平行剛體位移，而普通柔性墻如設(shè)支撐，那么表現(xiàn)為墻頂位移不變或逐漸向基坑外挪動，墻體腹部向基坑內(nèi)突出(圖1(b)。 圖圖1 墻體程度位移墻體程

10、度位移墻體豎向變位 在實踐工程中，墻體豎向變位量測往往被忽視，現(xiàn)實上由于基坑開挖土體自重應力的釋放，致使墻體有所上升。有工程報道，某圍護墻上升達10cm之多。墻體的上升挪動給基坑的穩(wěn)定、地表沉降以及墻體本身的穩(wěn)定性均帶來極大的危害。特別是對于飽和的極為脆弱的地層中的基坑工程，更是如此。當圍護墻底下因清孔不凈有沉渣時，圍護墻在開控中會下沉，地面也下沉。 在開挖深度不大時，坑底為彈性隆起，其特征為坑底中部隆起最高(圖2(a)、當開挖到達一定深度且基坑較寬時，出現(xiàn)塑性隆起，隆起量也逐漸由中部最大轉(zhuǎn)變?yōu)閮蛇叴笾虚g小的方式(圖2(b)，但對于較窄的基坑或長條形基坑，仍是中間大，兩邊小分布。 二二. 基坑

11、底部的隆起基坑底部的隆起圖圖2 基底的隆起變形基底的隆起變形 根據(jù)工程實際閱歷，地表沉降的兩種典型的曲線外形如圖3所示。圖3(a)的情況主要發(fā)生在地層較脆弱而且墻體的入土深度又不大時，墻底處顯示較大的程度位移，墻體旁邊出現(xiàn)較大的地表沉降。圖3(b)的情況主要發(fā)生在有較大的入土深度或墻底入土在剛性較大的地層內(nèi)墻體的變位類同于梁的變位，此時地表沉降的最大值不是在墻旁，而是位于離墻一定間隔的位置上。 三三. 地表沉降地表沉降圖圖3地表的地表的沉降曲沉降曲線方式線方式 地表沉降的范圍取決于地層的性質(zhì)、基坑開挖深度H、墻體人土深度、下臥脆弱土層深度、基坑開挖深度以及開挖支撐施工方法等。沉降范圍普通為(1

12、4)H，日本對于基坑開挖工程，提出圖4所示的影響范圍。基坑變形過大將導致基坑失穩(wěn)破壞。圖圖4 基坑開挖變形的影響范圍基坑開挖變形的影響范圍(a)砂土及非軟粘土時的影響范圍(b)軟粘土時的影響范圍(入土在良好地層的情況)(c)軟粘土時的影響范圍(圍護墻入土在脆弱地層的情況) 當由于設(shè)計上的過錯或施工上的不慎，往往呵斥基坑的失穩(wěn)。致使基坑失穩(wěn)的緣由很多，主要的可以歸納為兩個方面： 一是因構(gòu)造(包括墻體、支撐或錨桿等)的強度或剛度缺乏而使基坑失穩(wěn)； 一是因地基土的強度缺乏而呵斥基坑失穩(wěn)。 基坑的破壞主要表現(xiàn)為以下一些方式： 由于設(shè)計放坡太陡，或雨水、管道漏水等緣由導致土體抗剪強度降低，引起基坑邊土體

13、滑坡，如圖5所示。 一一. 放坡開挖基坑放坡開挖基坑圖圖5 放坡開挖基坑破壞方式放坡開挖基坑破壞方式9m 剛性擋土墻為水泥土攪拌樁、旋噴樁等加固土組成的寬度較大的一種基坑圍護方式，其破壞方式有如下幾種： 由于墻體的入土深度不夠、或由于墻底土體太脆弱，抗剪強度不夠等緣由，導致墻體及附近土體整體滑移破壞，基底土體隆起，如圖6(a)所示； 由于基坑周圍打排土樁或其它擠土施工、基坑邊堆載、重型施工機械行走等引起墻后土壓力添加、或者由于設(shè)計抗傾覆平安系數(shù)不夠，導致墻體傾覆，見圖6(b)； 二二. 無支撐剛性擋土墻基坑無支撐剛性擋土墻基坑圖圖6剛性擋土墻基剛性擋土墻基坑破壞方式坑破壞方式 當設(shè)計抗滑平安系

14、數(shù)不夠、或者墻前被動區(qū)土體強當設(shè)計抗滑平安系數(shù)不夠、或者墻前被動區(qū)土體強度較低時，導致墻體變形過大或整體剛性挪動，見圖度較低時，導致墻體變形過大或整體剛性挪動，見圖6(c)； 當設(shè)計擋土墻抗剪強度不夠，或由于施工不當呵斥當設(shè)計擋土墻抗剪強度不夠，或由于施工不當呵斥墻體的抗剪強度達不到設(shè)計要求，導致墻體剪切破壞，見墻體的抗剪強度達不到設(shè)計要求，導致墻體剪切破壞，見圖圖6(d)。圖圖6 剛性擋土墻基坑破壞方式剛性擋土墻基坑破壞方式 柔性圍護墻是相對于剛性圍護墻而言的，包括鋼板樁墻，鋼筋混凝土板樁墻，柱列式墻，地下延續(xù)墻等，其主要破壞方式如下： 當擋土墻剛度較小時，會導致墻后地面產(chǎn)生較大的變形，危及

15、周圍地下管線、建筑物、地下構(gòu)筑物等，見圖7(a)； 當擋土墻強度不夠、而插入又較深或插入較好的土層、在土壓力的作用、會導致墻體折斷、見圖7(b)。 三三. 無支撐柔性圍護墻圍護基坑無支撐柔性圍護墻圍護基坑圖圖7無支撐柔性圍護無支撐柔性圍護墻基坑破壞方式墻基坑破壞方式 由于施工搶進度，超量挖土，支撐架設(shè)跟不上、使圍護墻短少大量設(shè)計上必需的支撐，或者由于施工單位不按圖施工，抱僥幸心思，少加支撐，致使圍護墻體應力過大而折斷或支撐軸力過大而破壞或產(chǎn)生危險的大變形，見圖8(a)； 由于支護體系設(shè)計剛度太小，周圍土體的緊縮模量又很低。而產(chǎn)生很大的圍護墻踢腳變形，見圖8(b)； 四四. 內(nèi)支撐基坑內(nèi)支撐基坑

16、圖圖8內(nèi)支撐基坑內(nèi)支撐基坑的破壞方式的破壞方式(a)缺支撐或缺支撐或超挖；超挖；(b)圍護墻的圍護墻的位移非常大；位移非常大； 在飽和含水地層(特別是有砂層、粉砂層或其他的夾層等透水性較好的地層)、由于圍護墻的止水效果不好或止水構(gòu)造失效，致使大量的水夾帶砂粒涌入基坑，嚴重的水土流失會呵斥支護構(gòu)造失穩(wěn)和地面坍陷的嚴重事故，還能夠先在墻后構(gòu)成洞穴而后忽然發(fā)生地面坍陷，見圖8(c)； 由于支撐的設(shè)計強度不夠或由于支撐架設(shè)偏心較大達不到設(shè)計要求而導致基坑失穩(wěn)；有時也伴隨著基坑的整體滑動破壞，見圖8(d)；圖圖8 內(nèi)支撐基坑的破壞方式內(nèi)支撐基坑的破壞方式(c)漏砂導致失穩(wěn)；漏砂導致失穩(wěn)；(d)支撐失穩(wěn)；

17、支撐失穩(wěn)； 由于基坑底部土體的抗剪強度較低，致使坑底土體產(chǎn)生塑性流動而產(chǎn)生隆起破壞見圖8(e)；圖圖8 內(nèi)支撐基坑的破壞方式內(nèi)支撐基坑的破壞方式(f)突突涌破壞涌破壞 在隔水層中開挖基坑時，當基底以下承壓含水層的水頭壓力沖破基坑底部土層，發(fā)生坑底突涌破壞，見圖8(f)；圖圖8 內(nèi)支撐基內(nèi)支撐基坑的破壞坑的破壞方式方式(e)底部隆底部隆起破壞起破壞 在砂層或粉砂地層中開挖基坑時，在不打井點或井點失效后，會產(chǎn)生冒水翻砂(即管涌)、嚴重時會導致基坑失穩(wěn)，見圖8(g)； 在超大基坑，特別是長條形基坑(如地鐵車站、明挖法施工隧道等)內(nèi)，分區(qū)放坡挖土，由于放坡較陡、降雨或其它緣由引致滑坡，沖毀基坑內(nèi)先期施

18、工的支撐及立柱，導致基坑破壞，見圖8(h)；圖圖8 內(nèi)支撐基坑的破壞方式內(nèi)支撐基坑的破壞方式(g)冒水翻砂冒水翻砂(管涌管涌)； (h)長條形基坑內(nèi)部放坡破長條形基坑內(nèi)部放坡破壞引致破壞壞引致破壞 由于支撐設(shè)計強度不夠，或由于加支撐不及時，可由于坑內(nèi)滑坡，圍護墻自在面過大，使已加支撐軸力過大，或由于外力撞擊，或由于基坑外注漿、打樁、偏載呵斥不對稱變形等等，導致圍護墻周圍向坑內(nèi)傾倒破壞，俗稱“包餃子，見圖8(i)圖圖8 內(nèi)支撐基坑的破壞方式內(nèi)支撐基坑的破壞方式(i)內(nèi)內(nèi)傾破壞傾破壞 由于錨桿和圍護墻，錨桿和錨碇銜接不牢、或者由于錨桿張拉不夠、太松弛，或者由于設(shè)計上或施工上緣由呵斥錨桿強度不夠或抗

19、拔力不夠，或者由于施作錨桿后出現(xiàn)未預料的超載，或者錨碇處有脆弱夾層存在等緣由，導致基坑變形過大或基坑破壞，見圖9(a)； 由于圍護墻入土深度不夠，或基坑底部超挖，導致基坑踢腳破壞，見圖9(b)； 五五. 錨拉基坑錨拉基坑圖圖6 拉錨板樁基坑的破壞方式拉錨板樁基坑的破壞方式(a)、(b) 由于選用圍護墻截面太小，或?qū)ν翂毫ψ髁瞬徽_的估計，或者墻后出現(xiàn)未預料的超載等緣由、導致圍護墻折斷，見圖9(c)； 由于設(shè)計錨桿太短、錨桿整體均位于滑裂面以內(nèi)致使基坑整體滑動破壞，見圖9(d)； 由于墻后地面超量沉降，使錨桿變位，或產(chǎn)生附加壓力，危及基坑平安，見圖9(e)。 錨桿基坑的破壞方式類似于拉錨基坑，此

20、處略。圖圖9(c)圖圖9(e)圖圖9(d) 基坑變形包括圍護墻的變形、坑底隆起及基坑周圍地層挪動。基坑周圍地層挪動是基坑工程變形控制設(shè)計中首要問題，故本節(jié)主要討論地層挪動機理，其中也包括圍護墻的變形和坑底隆起變形機理。 基坑開挖的過程是基坑開挖面上卸荷的過程，由于卸荷而引起坑底土體產(chǎn)生以向上為主的位移，同時也引起圍護墻在兩側(cè)壓力差的作用下而產(chǎn)生程度向位移和因此而產(chǎn)生的墻外側(cè)土體的位移。可以以為，基坑開挖引起周圍地層挪動的主要緣由是坑底的土體隆起和圍護墻的位移。 坑底隆起是垂直向卸荷而改動坑底土體原始應力形狀的反響。在開挖深度不大時，坑底土體在卸荷后發(fā)生垂直的彈性隆起。當圍護墻底下為清孔良好的原

21、狀土或注槳加固土體時，圍護墻隨土體回彈而抬高。坑底彈性隆起的特征是坑底中部隆起最高，而且坑底隆起在開挖停頓后很快停頓。這種坑底隆起根本不會引起圍護墻外側(cè)土體向坑內(nèi)挪動。隨著開挖深度添加，基坑內(nèi)外的土面高差不斷增大，當開挖到一定深度，基坑內(nèi)外土面高差所構(gòu)成的加載和地面各種超載的作用，就會使圍護墻外側(cè)土體產(chǎn)生向基坑內(nèi)挪動，使基坑坑底產(chǎn)生向上的塑性隆起，同時在基坑周圍產(chǎn)生較大的塑性區(qū)，并引起地面沉降。 1. 坑底土體隆起坑底土體隆起 在舊金山勒威斯特拉斯大樓(Levi Strauss Building)的粘性土深基坑工程中，曼納(Mana)按不同開挖深度以實際預測，做出基坑周圍地層挪動矢量場及塑性區(qū)

22、分布如圖10。基坑圍護構(gòu)造采用鋼板樁，該圖能較清楚地反映深基坑開挖中周圍地層挪動的范圍和幅度隨開挖深度加大而增大的根本情況。這個基坑工程地層的不排水抗剪強度 為有效垂直壓力，土體重力密度 緊縮模量 ，基坑支護墻系用鋼板樁打入硬土層?；訉挾?2m。008.830.2uVVS，300uES圖圖10 軟粘土基坑隨開挖深度軟粘土基坑隨開挖深度添加基坑添加基坑 周圍土體挪動及塑性區(qū)周圍土體挪動及塑性區(qū)的開展的開展 H-開外深度；開外深度；F-抗隆起抗隆起平安系數(shù)；平安系數(shù)；B-基坑寬度基坑寬度317.8/KN m 在寶鋼最大鐵皮坑工程中勝利地在粘性土層中采用圓形圍護墻從事深基坑施工。其內(nèi)徑為24.9m

23、，開挖深度32.0m，圍護墻插入深度28m，墻厚1.2m，圍護墻有內(nèi)襯。由于圓形圍護墻構(gòu)造在周圍較均勻的荷載作用下，遭到環(huán)向箍壓力，因此槽段接頭壓緊，構(gòu)造穩(wěn)定。在開挖過程中不用支撐，墻體變形很小，在該深基坑工程小，基坑周圍地層挪動幾乎都是出于坑底隆起引起的，施工單位對此圓形基坑的坑底隆起隨開挖加深而增大的變化，進展了較詳細的觀測。觀測結(jié)果闡明：在開挖深度為10m左右時，坑底根本為彈性隆起，坑中心最大回彈量約8cm，而在自標高-13m至-32.2m的開挖過程中，坑底發(fā)生塑性隆起，觀測到的坑底隆起線呈兩邊大中間小的方式，參見圖11。挖至 -0.7時，坑底隆起線；挖至-10.4時，坑底隆起線； 挖至

24、-13.2時，坑底隆起線； 挖至-22.6時，坑底隆起線； 挖至-23.4時，坑底隆起線； 挖至-32.2時，坑底隆起線；圖圖11 隨開挖加深觀測的坑底隆起線隨開挖加深觀測的坑底隆起線 在坑底塑性隆起中，基坑外側(cè)土體向坑內(nèi)挪動。圖12表示出開挖深度到標高32.2m時，圍護墻底下及圍護墻外側(cè)3、 9、 18、 30m處土體向基坑的程度位移曲線。圖圖12 開挖至標高開挖至標高-32.2m時土體向坑內(nèi)程度位移時土體向坑內(nèi)程度位移 圓形基坑坑底隆起在直徑與開挖深度之比較小的條件下、由于圓形基坑的支護構(gòu)造和坑底土體的空間作用，在隆起方式和幅度上與條形支護基坑者有所不同，但兩種基坑坑底隆起都是隨開挖深度的

25、添加而由彈性隆起開展到塑性隆起，而塑性隆起又伴隨著基坑外側(cè)土體向坑底挪動。只是條形支護基坑由于支護構(gòu)造及坑底土體不像圓形者有空間作用，因此在基坑寬度與開挖深度比較小時，就會發(fā)生坑底的塑性隆起。當支護構(gòu)造無插入深度時，基坑更易在開挖深度較小時即發(fā)生坑底的塑性隆起和相伴隨的基坑周圍地層挪動。當塑性隆起開展到極限形狀時，基坑外側(cè)土體便向坑內(nèi)產(chǎn)生破壞性的滑動，使基坑失穩(wěn)，基坑周圍地層發(fā)生大量沉陷。 圍護墻墻體變形從程度向改動基坑外圍土體的原始應力形狀而引起地層挪動。 基坑開場開挖后，圍護墻便開場受力變形。在基坑內(nèi)側(cè)卸去原有的土壓力時，在墻外側(cè)那么遭到自動土壓力，而在坑底的墻內(nèi)側(cè)那么遭到全部或部分的被動

26、土壓力。由于總是開挖在前，支撐在后，所以圍護墻在開挖過程中，安裝每道支撐以前總是已發(fā)生一定的先期變形。挖到設(shè)計坑底標高時，墻體最大位移發(fā)生在坑底面下12m處。 圍護墻的位移使墻體自動壓力區(qū)和被動壓力區(qū)的土體發(fā)生位移。墻外側(cè)自動壓力區(qū)的土體向坑內(nèi)程度位移，使背后土體程度應力減小，以致剪力增大，出現(xiàn)塑性區(qū)，而在基坑開挖面以下的墻內(nèi)側(cè)被動壓力區(qū)的土體向坑內(nèi)程度位移，使坑底土體加大程度向應力、以致坑底土體增大剪應力而發(fā)生程度向擠壓和向上隆起的位移，在坑底處構(gòu)成部分塑性區(qū)。 而圍護墻程度位移與圍護墻外側(cè)地面沉降的比值，以及沉降大小與沉降范圍的關(guān)系，那么可大體示于圖13。 2. 圍護墻位移圍護墻位移 從圖

27、13中可看出：墻體位移量小時，墻外側(cè)地面最大沉降量約為墻體位移的70或更小，由于墻體位移小，墻外側(cè)與土體間摩擦力可以制約土體下沉，故接近圍護墻處沉降量很小，沉降范圍小于2倍開挖深度；而當墻體位移量大時，地面最大沉降量就與墻體位移量相等，此時墻外側(cè)與土體間摩擦力已喪失對于墻后土體下沉的制約才干，所以最大沉降量發(fā)生在緊靠圍護墻處，沉降范圍大于4倍開挖深度。 圖圖13 粘性土中基坑圍護墻及地表變形的根本情況粘性土中基坑圍護墻及地表變形的根本情況(a)墻體位移?。粔w位移??；(b)墻體位移大墻體位移大 墻體最大位墻體最大位移；移； 地面最大沉降地面最大沉降maxVSmaxL 墻體變形不僅使墻外側(cè)發(fā)生地

28、層損失而引起地面沉降，而且使墻外側(cè)塑性區(qū)擴展，因此添加了墻外土體向坑內(nèi)的位移和相應的坑內(nèi)隆起(見圖14、圖15)。圖圖14 加支撐預應力后加支撐預應力后墻體上水墻體上水 平土體應力變化預測平土體應力變化預測Clough下支撐在預應力之前下支撐在預應力之前的土壓力的土壓力下支撐加預應力下支撐加預應力之后的土壓力之后的土壓力圖圖15 有無及時加支撐預應力有無及時加支撐預應力時，墻體時，墻體 及地面變形的對比及地面變形的對比未及時加支撐預應力未及時加支撐預應力 精心及時加支撐預精心及時加支撐預應力應力 因此，同樣工程地質(zhì)和埋深條件下，深基坑周圍地層變形范圍及幅度，因墻體的變形不同而有很大差別，墻體變

29、形往往是引起周圍地層挪動的重要緣由。 在上海軟粘土中的深基坑，墻體變形和基坑坑底隆起不僅在施工階段，因產(chǎn)生地層損失引起基坑周圍地層挪動，而且由于地層挪動使土體遭到擾動，故在施工后期相當長的時間內(nèi)基坑周圍地層還有漸漸收斂的固結(jié)沉降。 在基坑地質(zhì)條件、長度、寬度、深度均一樣的條件下，許多要素會使周圍地層挪動產(chǎn)生很大差別，因此可以采用相應的措施來減小周圍地層的挪動。影響周圍地層挪動的主要相關(guān)要素有以下幾點： 1.支護構(gòu)造系統(tǒng)的特征； 2.基坑開挖的分段、土坡坡度及開挖程序； 3.基坑內(nèi)土體性能的改善； 4.開挖施工周期和基坑暴露時間； 5.水的影響； 6.地面超載和振動荷載 7.圍護墻接縫的漏水及水

30、土流失、涌砂。墻體的剛度、支撐程度與垂直向的間距 普通大型鋼管支撐的剛度是足夠的。如如今常用609mm、長度為20m的鋼管支撐，接受1765kN(180t)壓力時，其彈性緊縮變形也只需約6mm。但垂直向間距的大小對墻體位移影響很大。從圖16中可見剛度參數(shù)與支撐間距h的4次方成反比，所以當墻厚已定時，加密支撐可有效控制位移。 1. 支護構(gòu)造系統(tǒng)的特征支護構(gòu)造系統(tǒng)的特征圖圖16墻體位移與墻體剛度墻體位移與墻體剛度EI支撐間距支撐間距h的關(guān)系的關(guān)系 減少第一道支撐前的開挖深度以及減少開挖過程中最下一道支撐距坑底面的高度，對減少墻體位移尤有重要作用。第一道支撐的開挖深度h1應小于 為土體不排水抗剪強度

31、，為土重度)，以防止因h1過大而使墻體外側(cè)土體發(fā)生較大程度挪動和在較大范圍內(nèi)產(chǎn)生地面裂痕，見17。開挖過程中，最下一道支撐距坑底面的高度越大，那么插入坑底墻體被動壓力區(qū)的被動上壓力也相應加大，這必增大被動壓力區(qū)的墻體及土體位移如圖18。圖圖17 墻體位移、地面開裂表示圖墻體位移、地面開裂表示圖2uuSS（圖圖18 墻體、土體位移墻體、土體位移Pp被動土壓力；被動土壓力；Pa自動土壓自動土壓力力墻體厚度及插入深度 在保證墻體有足夠強度和剛度的條件下，恰當添加插入深度，可以提高抗隆起穩(wěn)定性。也就可減少墻體位移，但對于有支撐的圍護墻，按部分地域的工程實際閱歷，當插人深度0.9H時，其效果不明顯。根據(jù)

32、上海地鐵車站或?qū)?0m左右的條形深基坑工程閱歷，圍護墻厚度普通采用0.05H(H為開挖深度)，插入深度普通采用0.60.8H，對于變形控制要求較嚴厲的基坑、可適當添加插入深度；對于懸臂式擋土墻，插入深度普通采用1.01.2H。支撐預應力的大小及施加的及時程度 及時施加預應力，可以添加墻外側(cè)自動壓力區(qū)的土體程度應力，而減少開挖面以下墻內(nèi)側(cè)被動土壓力區(qū)的土體程度應力，從而添加墻內(nèi)、外側(cè)土體抗剪強度，提高坑底抗隆起的平安系數(shù)，有效地減少墻體變形和周圍地層位移，對加支撐應力后圍護墻內(nèi)側(cè)程度應力的變化Clough曾作過有限元分析預測，見圖14。根據(jù)上海已有閱歷在飽和脆弱粘土基坑開挖中，如能延續(xù)地用16h

33、挖完一層(約3m厚)中一小段(約6m寬)土方后，即在8h內(nèi)安裝好2根支撐并施加預應力至設(shè)計軸力的70，可比不加支撐預應力時，至少減少50的位移。如在開挖中不按“分層分小段、及時支撐的順序，或開挖、支撐速度緩慢，那么必然較大幅度地添加墻體位移和墻外側(cè)地面沉降層的擾動程度，因此增大地面的固結(jié)沉降，見圖19。安裝支撐的施工方法和質(zhì)量 支撐軸線的偏心度、支撐與墻面的垂直度、支撐固定的可靠性、支撐加預應力的準確性和及時性，都是影響位移的重要要素。圖圖19 圍護墻外側(cè)最大沉圍護墻外側(cè)最大沉降點沉降過程曲線降點沉降過程曲線 長條形深基坑按限定長度L分段開挖時，可利用基坑的空間作用，以提高基坑抗隆起平安系數(shù)，

34、減少周圍地層挪動，Skempton曾對長條形、方形和長寬比為2的矩形基坑的抗隆起平安系數(shù)提出如下計算公式 2. 基坑開挖的分段、土坡坡度及開挖程序基坑開挖的分段、土坡坡度及開挖程序抗隆起平安系數(shù)：ucsS NFHquSHcNq不排水抗剪強度(KN/m )；土體重度(KN/m )；開挖深度(m)；從圖20中查出；地面超載。 2 3圖圖20 按基坑長、寬、深按基坑長、寬、深尺寸查尺寸查Nc的圖表的圖表 從這個公式可知在同樣地質(zhì)的基坑中Fs正比于Nc，如對H/B1及B/L0的長方形基坑，由圖可知右圖中紅圈點：006.46.4ucsSNFHq， 對H/B1及B/L=1的方形基坑，由圖可知右圖中綠圈點：

35、107.71.216.4ssFF 從中可知117.77.7ucsSNFHq， 即H/B1的方形基坑的抗隆起平安系數(shù)，比H/B1的長條形(B/L0)基坑大21。 參照上述算法，可以以為長條形深基坑按限定長度(不超越基坑寬度)進展分段開挖時，基坑抗隆起平安系數(shù)必有一定的添加，添加比例為1020。 根據(jù)上海地域閱歷，當某長條形深基坑抗隆起平安系數(shù)為1.5時，如不分段開挖，墻體最大程度位移為1H。這屬于大的墻體位移，參照圖13當墻體位移量大時 ，那么相應的地面最大沉降Sv 1H，地面沉降范圍2H。 如分段開挖，抗隆起平安系數(shù)添加20，Ks1.5(1+20)1.8，墻體最大程度位移為0.6 H ，這屬于

36、小的墻體位移，參照圖13當墻體位移量小時 ，那么相應的地面最大沉降Sv1.40.43 H，地面沉降范圍2H。 由此可清楚地看到：將長條形的基坑按比較短的段，分段開挖，對減少地面沉降、墻體位移、和地層程度位移是有效的，同樣，將大基坑分塊開挖亦具有一樣的作用。maxmaxVLSmaxmaxVLS1.4 在每個開挖的開挖程序中，如分層、分小段開挖、隨挖隨撐，就可在分步開挖中，充分利用土體構(gòu)造的空間作用，減少圍護墻被動壓力區(qū)的壓力和變形，還有利于盡速施加支撐預應力，及時使墻體壓緊土體而添加土體抗剪強度。這不僅減少各道支撐安裝時的墻體先期變形，而且可提高基坑抗隆起的平安系數(shù)。否那么將明顯增大土體位移。

37、如某基坑在挖到最后的第5道支撐的一層土時，開挖了12m一段后延擱了24小時未加支撐，使地面沉降明顯地比及時支撐的部分大了34mm，見圖21。這里表現(xiàn)出基坑開挖中時間效應對墻體和地面變形的明顯影響。圖圖21 支撐時間與沉降大小關(guān)系圖支撐時間與沉降大小關(guān)系圖 在基坑內(nèi)外進展地基加固以提高土的強度和剛性，對治理基坑周圍地層位移問題的作用，無疑是一定的，但加固地基需求一定代價和施工條件。在坑外加固土體，用地和費用問題都很大，非特殊需求很少采用。普通說在坑內(nèi)進展地基加固以提高圍護墻被動土壓力區(qū)的土體強度和剛性(Su和E)，是比較常用的的合理方法。 在脆弱粘性土地層和環(huán)境維護要求較高的條件下，基坑內(nèi)土體性

38、能改善的范圍，應思索自地面至圍護墻底下被挖槽擾動的范圍。井點降水、注漿加固等方法都是有效的加固方法。但在上海粘性土夾有薄砂層(Kh10100Kv，Kh為程度浸透系數(shù)，Kv為垂直浸透系數(shù))或粘性土與砂性土互層的地質(zhì)條件下，以井點降水加固土體，效果明顯，運用廣泛。當基坑粘性土夾薄砂層時，如開工前一段時間就開場降水，對基坑土體強度和剛性可有很大提高，根據(jù)上海已有閱歷，降水一個月后土體強度可提高30，再參照Teyake Broome等國際巖土專家實驗，粘性土深基坑土體抗剪強度為： 3. 基坑內(nèi)土體性能的改善基坑內(nèi)土體性能的改善00100.2uVVSh，土浮重度；土體埋深。h 如對基坑自地面至基坑以下6

39、m厚的土層進展井點降水，那么疏干區(qū)以上土層的有效應力為： 當計算有效應力 時， 為土重度。將土浮重度改為重度，其數(shù)值添加約一倍多，這對降水范圍及其下臥地層的各層土層或起到預壓固結(jié)作用。何況超前一段時間降水，還可因排水固結(jié)添加強度。特別是夾砂層的水降除后，圍護墻內(nèi)力計算模型中的土體程度向彈簧系數(shù)KH也可提高約一倍，這對提高基坑抗隆起平安系數(shù)以及減少圍護墻的位移有很大的作用。當然采用注漿等地基加固法，對提高被動區(qū)的土體剛度和強度、減少周圍地層挪動，也有明顯作用。但要先從技術(shù)經(jīng)濟上與降水加固法做比較論證。0Vh0V 這里也要指出不適當?shù)丶由罱邓疄V管也會影響圍護墻外圍地層下沉，這要根據(jù)地質(zhì)條件做細致研

40、討，圖22表示基坑內(nèi)降水后對基坑外側(cè)地層靜水壓力的影響，應留意當圍護墻底部存在浸透系數(shù)較大的砂性土層，就有坑內(nèi)降水對坑外地層產(chǎn)生排水固結(jié)的影響(如圖23)。圖圖22 基坑內(nèi)降水后，基基坑內(nèi)降水后，基坑底下及外側(cè)靜水壓力變化坑底下及外側(cè)靜水壓力變化圖圖23 某基坑坑內(nèi)降水引起某基坑坑內(nèi)降水引起 墻外地表沉降墻外地表沉降 為減少此影響，必要時要采取加隔水帷幕或回灌水措施。當基坑坑底粘性土層以下存在有承壓水的砂性土層時，坑底粘性土層要被承壓水頂托上抬，乃至被承壓水頂破涌砂，產(chǎn)生破壞性隆起，在此地質(zhì)條件下，那么應思索在砂性土中注漿以構(gòu)成平衡承壓水壓力的不透水層見圖24。而確定基坑底至注漿層(不透水層)

41、底面的高度h，應使hPw，(為注漿層底面以上至坑底面的加權(quán)平均土重度)。圖圖24以注漿層平衡以注漿層平衡承壓水壓力承壓水壓力 在粘性土的深基坑施工中，周圍土體均到達定的應力程度，還有部分區(qū)域成為塑性區(qū)。由于粘性土的流變性，土體在相對穩(wěn)定的形狀下隨暴露時間的延伸而產(chǎn)生挪動是不可防止的，特別是剪應力程度較高的部位，如在坑底下墻內(nèi)被動區(qū)和墻底下的土體滑動面，都會因坑底暴露時間過長而產(chǎn)生相當?shù)奈灰?，以致引起地面沉降的增大。特別要留意的是每道支撐挖出槽以后，如延擱支撐安裝時間，就必然明顯地添加墻體變形和相應的地面沉降。在開挖到設(shè)計坑底標高后，如不及時澆筑好底板，使基坑長時間暴露，那么因粘性土的流變性亦將

42、增大墻體被動壓力區(qū)的土體位移和墻外土體向坑內(nèi)的位移，因此添加地表沉降，雨天尤甚，見圖25。 4. 開挖施工周期和基坑暴露時間開挖施工周期和基坑暴露時間圖圖25 墻外側(cè)地面沉降量隨坑底暴露時間延伸而增大墻外側(cè)地面沉降量隨坑底暴露時間延伸而增大此段約50m，自開挖到第5道支撐到澆好底板歷時47天；此段約40m，自開挖到第5道支撐到澆好底板歷時30天； 5. 水的影響水的影響 雨水和其它積水無抑制地進入基坑，而不及時排除坑底積水時，會使基坑開挖中邊坡及坑底土體軟化，從而導致土體發(fā)生縱向滑坡，沖斷基坑橫向支撐，增大墻體位移和周圍地層位移。 6. 地面超載和振動荷載 地面超載和振動荷載會減少基坑抗隆起平

43、安度添加周圍地層位移 7. 圍護墻接縫的漏水及水土流失、涌砂。 由于墻前土體的挖除，破壞了原來的平衡形狀，墻體向基坑方向的位移，必然導致墻后土體中應力的釋放和獲得新的平衡，引起墻后土體的位移?，F(xiàn)場量測和有限元分析闡明：此種位移可以分解為兩個分量即土體向基坑方向的程度位移以及土體豎向位移。土體豎向位移的總和表現(xiàn)為地面的沉陷。 同濟大學侯學淵教授在長期的科研與工程實際中，參考盾構(gòu)法隧道地面沉降Peck和Schmidt公式，自創(chuàng)了三角形沉降公式的思緒提出了基坑地層損失法的概念，地層損失法即利用墻體程度位移和地表沉陷相關(guān)的原理，采用桿系有限元法或彈性地基梁法，然后根據(jù)墻體位移和地面沉降二者的地層挪動面

44、積相關(guān)的原理，求出地面垂直位移即地面沉降。也有用個閱歷系數(shù)乘上墻體程度位移而求得地面沉降值的。我國在地下構(gòu)造和地基根底設(shè)計中，較習慣于用經(jīng)工程考驗過的半閱歷半實際公式，此法已在沿海軟土地域逐漸普及，加上適當閱歷系數(shù)后，與量測結(jié)果較一致。 桿件系統(tǒng)有限元單元法簡稱有限元法，亦稱豎向彈性地基梁桿系有限元法，其計算原理是假設(shè)圍護墻為豎向梁，墻后土壓力己知(普通假定為自動土壓力)，墻前基坑開挖面以下用彈簧模擬地基抗力，用基床系數(shù)表示(可根據(jù)實踐情況假設(shè)不同的K值分布方式)，支撐假設(shè)成彈簧，構(gòu)成一個平衡系統(tǒng)，求解其內(nèi)力和變形。 桿系有限元計算時是不思索時間影響的，但在具有流變性的軟土地層中(如沿海一帶軟

45、土等)，時間對墻體的位移是有明顯的影響的，因此，為了在計算中思索時間的影響，可作如下處置：桿系有限元在每一步計算時，均對支撐處的位移進展修正(支撐架設(shè)前的位移)，故可借此時機將時間要素思索進去，即在修正位移上再加上由于土體流變而產(chǎn)生的位移普通以為，修正位移添加時，墻體彎矩亦添加。 為了掌握墻后土體的變形(沉陷)規(guī)律，不少學者先后進展了大量的模擬實驗，特別是針對柔性板樁圍護墻，在軟粘土和松軟無粘性土中不排水條件下土體變形情況。 實驗闡明(圖26)： 零拉伸線和與主應變的垂直方向成45角，它們之間相互垂直； 墻后地表任一點的位移與墻體相應點的位移一樣，因此地表沉降的縱剖面與墻體撓曲的縱剖面根本一樣

46、； 1966年P(guān)eck和1974年Bransby部曾指出，軟粘土中支撐基坑的地表沉降的縱剖面圖與墻體的撓曲線的縱剖面根本一樣； 根據(jù)以上3條，可以以為：地表最大沉降近似于墻體最大程度位移。圖圖26 恒定體積時變形的簡單速度場恒定體積時變形的簡單速度場 這里有兩個前提條件：一個條件是開挖施工過程正常，對周圍土體無較大擾動；另一個條件是支撐的安設(shè)嚴厲按設(shè)計要求進展。但是實踐工程是難以完全做到的，所以工程實測得到的地表沉陷曲線往往與墻體變形曲線不一樣。將它們進展比較后發(fā)現(xiàn)： 對于柔性板樁墻，插入深度較淺，插入比DH0.5)柱列式灌注樁墻等,墻體程度位移 約為墻后地表沉降 的1.4倍，即 ； 地面沉陷

47、影響范圍為基坑開挖深度1.03.0倍。maxhmaxvmaxmax1.4hv可采用以下步序?qū)w變形和墻后土體的沉陷聯(lián)絡(luò)起來。 1. 用桿系有限元法計算墻體的變形曲線即撓曲線。 2. 計算出撓曲線與初始軸線之間的面積。 3. 將上述計算面積乘以m的系數(shù)，該系數(shù)思索到以下諸要素憑閱歷選?。?溝槽較淺(3m左右)、地質(zhì)是上海地表土硬層和粉質(zhì)粘土，無井點降水，施工條件普通，暴露時間較短(22)，還填土夯本質(zhì)量較好。m1.52.0；1nwnSH 深溝槽(6.0m)，地質(zhì)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾砂或粉質(zhì)砂土，采用井點降水，施工條件較好，暴露時間較長(10個月)，重型槽鋼m2.0； 其它情況同上，鋼板樁采用拉森

48、型或包鋼產(chǎn)企口鋼板樁，m1.5： 基坑較深(10m)，地質(zhì)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，粘土夾砂或粉質(zhì)粘土，采用拉森型或包鋼消費企口鋼板樁， 采用井點降水，施工條件較好，支撐及時并施加預應力，m1.01.5； 其它類型的基坑根據(jù)實踐工程閱歷選取，如插入較深的地下延續(xù)，柱列式灌注樁墻，普通m1.0； 4. 選取典型地表沉陷曲線，11書地表沉降 三角形沉降曲線 三角形的沉降曲線普通發(fā)生在圍護墻位移較大的情況，如圖27(a)所示。地表沉降范圍：0tan 452gxH圍護墻的高度；墻體所穿越土層的平均內(nèi)摩擦角。gH沉陷面積與墻體的側(cè)移面積相等得：0maxmax0212WWSxSx，圖圖27 地表沉降曲線類型地表沉降

49、曲線類型(a)三角形三角形 指數(shù)曲線 思索按Peck實際和上海地域?qū)嵺`情況修正方式，參見圖28。按Peck實際地面沉降槽取用正態(tài)分布曲線。圖圖28 指數(shù)曲線計算方式指數(shù)曲線計算方式 根據(jù) 圖29所示，并在此假定的根底上取04xi10112.54WmSx11042.5WmSx0tan 452gxH12WW圍護墻頂位移；圍護墻底程度位移，為了保證基坑穩(wěn)定，防止出現(xiàn) “踢腳破壞和上支撐失穩(wěn)，希望控制0.7B，B為根底寬度)時(圖35(a)： 基坑底以下存在較硬土層時(圖35(b)：1/0.7ucsuS NFHSB1/ucsuS NFHSD圖圖35 基坑抗隆起穩(wěn)定平基坑抗隆起穩(wěn)定平安系數(shù)分析方法安系數(shù)

50、分析方法不排水抗剪強度； 基坑開挖深度；穩(wěn)定系數(shù)； 土的重度。uScNH 墻后地表最大沉降又與墻體的最大程度位移有一定的關(guān)系(見圖36)，故墻后地表最大沉降亦與基底抗隆起平安系數(shù)Fs存在函數(shù)關(guān)系，據(jù)此，采用有限元分析，在一定的條件下(如假設(shè)一定的墻體剛度，支撐剛度，基坑尺寸，土的模量等等)也得到墻體位移、墻后地面沉降與Fs的函數(shù)關(guān)系，如圖37所示，這一函數(shù)關(guān)系與實測結(jié)果不同，是獨一的，所以便于實踐運用。圖圖36 實測最大地面沉降實測最大地面沉降量與最大程度位移關(guān)系量與最大程度位移關(guān)系圖圖37 最大地面沉降、最最大地面沉降、最大墻體位移與大墻體位移與Fs關(guān)系關(guān)系 定義 為最大墻體程度位移， 為最

51、大地面沉降量，只需計算處Fs，根據(jù)圖37可以很容易地獲得 和 。 但這里求得最大墻體位移和最大地面沉降是針對于一定的基坑方式和土質(zhì)情況而言的，對于其他類型的基坑和地質(zhì)條件，顯然不適用，故需作修正。 修正可以從以下幾個方面進展： 圍護墻剛度和支撐間距，定義修正系數(shù)為 ； 支撐剛度和間距，定義修正系數(shù)為 ； 硬層之埋深，定義修正系數(shù)為 ； 基坑寬度，定義修正系數(shù)為 ； 支撐預加軸力，定義修正系數(shù)為 ； 土體模量乘子(即模量與不排水抗剪強度之關(guān)系系數(shù))，定義修正系數(shù)為 ；maxHmaxvmaxHmaxvWsDBpm 修正后的墻體最大程度位移： 修正后的最大地面沉降： 可從圖38圖43查得。maxma

52、xHwsDBpmH maxmaxVwsDBpmV wsDBpm、圖圖38 墻體剛度的影響墻體剛度的影響圖圖39 支撐剛度的影響支撐剛度的影響圖圖40 硬層深度的影響硬層深度的影響圖圖41 基坑寬度的影響基坑寬度的影響圖圖42 支撐預加軸力的影響支撐預加軸力的影響圖圖43 墻模量乘子的影響墻模量乘子的影響 本法的根據(jù)是建立了穩(wěn)定平安系數(shù)與墻體程度位移的固定關(guān)系，當某地域具有一定實測數(shù)據(jù)后，與有限元法結(jié)果結(jié)合運用，對該地域具有很大可靠性，可以在固定地域推行。 反分析法預測基坑變形特別適用于現(xiàn)場信息反響施工、它根據(jù)前期施工情況預測基坑后期變形，預測結(jié)果準確度較高，因此對現(xiàn)場施工有較好的指點作用。 巖

53、土工程由于地質(zhì)、水文條件以及實踐地下構(gòu)造受力機理的復雜性，因此經(jīng)過室內(nèi)實驗或現(xiàn)場鉆探獲得土層物理力學參數(shù)都有其局限性與離散性，顯然，在運用這樣的物性參數(shù)計算得到的支撐構(gòu)造的應力、變外形狀以及地面沉降等，是不能夠完全與施工過程中實踐量測到的數(shù)據(jù)一樣，為了使量測數(shù)據(jù)、實際計算值相一致，必需根據(jù)實測得到的數(shù)據(jù)信息，修正計算模型中的參數(shù)(經(jīng)修正后的參數(shù)比前面計算中運用的參數(shù)要準確些)，使計算結(jié)果與這次的實測數(shù)據(jù)相一致，再根據(jù)修正后物性參數(shù)，經(jīng)過計算預測下一施工階段的墻體、基底、地表等的變位和應力形狀。在下一施工階段中又得到實測數(shù)據(jù)，再將這批實測數(shù)據(jù)反響給計算機，第二次修正物性參數(shù)(經(jīng)修正后的參數(shù)更趨于

54、準確些)，然后根據(jù)第二次修正后的物性參數(shù)，經(jīng)過與上一次一樣地計算，再預測下階段的工程形狀。如此反復直至施工終了。 在施工過程中對一些重要數(shù)據(jù)進展實地量測，是反分析法實施的首要條件，對于普通的工程，主要量測地面沉降量(包括地層的分層沉降及管線的沉降)，近旁建筑物的相對沉降，基底隆起量，墻體變位，墻體鋼筋應力，支撐軸力，孔隙水壓力、土壓力等，量測工程根據(jù)實踐需求增減。 反分析法在工程中的運用方法見圖44。圖圖44 反分析法再工程中的運用反分析法再工程中的運用 反分析法分為概率論方法與非概率論方法二類。工程中常用的是直接法，直接法屬于非概率論方法的一種，運用范圍很廣，無論是線性、非線性、連通、非連通

55、問題都可運用。由于它采用了最小二乘法原理，因此它較少受量測誤差的影響。此法的缺陷是計算工程量較大，高速計算機的出現(xiàn)使反分析法獲得越來越廣泛的運用。 基坑兩側(cè)地層縱向不均勻沉降對于平行于基坑側(cè)墻的地下管道線的平安影響至關(guān)重要，對這方面問題的研討和治理，在國內(nèi)外文獻中尚少見聞，經(jīng)過上海地域地鐵工程的實際，初次對此獲得了預測和治理方法。 同濟大學對長條形基坑外地面的縱向沉降采用三維有限元進展了初步的研討。計算模型見下頁圖45所示。圖圖45 三維有限元分析計算模型三維有限元分析計算模型 分析發(fā)現(xiàn)，基坑長方向兩端由于空間作用，對沉降有約束作用，顯現(xiàn)沉降驟減的規(guī)律，如圖46所示，離基坑逾遠，這種約束作用逾小。圖圖46 受端墻約束的坑側(cè)地面縱向沉降曲線受端墻約束的坑側(cè)地面縱向沉降曲線 從三維有限元分析結(jié)果及已有實測資料綜合分析，可得到縱