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DOI:10.7672/sgjs2015190056
施工技术
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
软土基坑坑角效应的三维有限元分析
尹盛斌1,2
2015年10月上第44卷第19期
（1.深圳市城市空间规划建筑设计有限公司上海分公司，上海200122；2.天津大学建筑工程学院，天津300072）[摘要]通过对三维与平面应变状态下无支撑及多道支撑的基坑并挖模拟，对基坑的坑角效应进行较为深人的研究，包括考虑几何尺寸对基坑角部效应的影响，具体表现为对墙体变形及坑外土体位移的影响。当基坑开挖宽度较大时，相邻墙体的作用较强，基坑角部效应范围较大，约为5～7倍开挖深度，此时应考虑凸出现象的影响，同时坑外土体相应位置也将产生较大位移。
【关键词】软土；基坑；坑角效应；有限元分析
【中图分类号］TU443
【文献标识码］A
「文章编号11002-8498（2015)19-0056-03
3DFiniteElementAnalysisoftheCorner-effectofFoundation
ExcavationinSoft-soilArea
Yin Shengbin',2
(1. Shenzhen Urbanspace Planning & Arehitectural Design Group( Shanghai), Shanghai 200122, China;
2. School of Ciwil Engineering, Tianjin Unirersity, Tianjin 300072, China)
Abstract:Based on the simulation of the three-dimension and plane strain condition excavations, with non-support and multi-support, the corner effect of the foundation excavation is conducted with a more in-depth research, including consideration of the geometric dimensions of the corner effect. The specific effect is reflected on the wall deformation and the displacement of soil outside the foundation excavation. When the excavation width is larger with stronger effect on the wall, the corner effects are relatively outstanding, with the sphere of influence about 5 ~7 times of the depth of excavation. At the same time, the convex effect should be considered fully. The displacement of the soil outside corresponds to convex point will be also more obvious.
Key words: soft soil;foundation excavation; corner effect; finite element analysis
0引言
在目前深基坑支护设计中，常忽略其空间效应所带来的影响，而仅仅将其视为一个二维的平面问题，并借助传统的期肯或库伦土压力理论进行支护系统的设计，因而其设计计算结果往往与实际存在定的差异，其主要原因在于深基坑的变形存在着显著的三维空间效应，体现在深基坑不同区域，支护结构的位移值存在显著差异，尤其是在基坑的坑角区域，支护结构的变形与其相对于坑角的距离有显著关系，即存在显著的坑角效应。
在已有的研究中，诸多学者均证实了基坑空间效应的存在[1-10]，均利用实际工程或数值计算对基坑三维空间效应进行了分析，其中,Finno还提出了
【作者简介］尹盛斌，博士，高级工程师，E-mail:ysb650105@126.com【收稿日期］2014-07-15
平行于支护墙体平面内的土体位移公式，验证了坑角效应的存在，并利用二维与三维基坑模型的计算对比分析，提出了坑角效应的影响范围。
然而，在实际工程中，基坑坑角效应的影响程度及影响范围仍有待于进一步研究，故本文利用有限元软件对基坑的坑角效应进行分析，针对不同开挖深度及支撑道数进行考虑，并根据计算结果提出适宜进行平面应变分析的基坑长深比。
数值模型建立 1
1)土层参数
本文所采用的土体本构模型为高级双曲线模型，即硬化土模型（hardening-soilmodel）。该模型可以模拟包括软土和硬土在内的不同类型土体行为。在主偏量加载下，土体的刚度下降，同时产生了不可逆的塑性应变，该模型使用的是塑性理论，且考