負超孔隙壓力消散對基坑穩定影響有限元分析

李 濤

0 引言

近年來我國的高層建筑不斷增加，深基坑工程愈來愈多。進行基坑開挖時，圍護結構的變形與周圍地表沉降成為研究的熱點和難點問題［1，2］，尤其在含水量大、滲透系數小的軟土地區開挖時，由于基坑開挖卸載將在坑底和周圍土體中產生負的超孔隙壓力［3］，使得開挖到設計標高時坑底的隆起和圍護結構變形并不會立即完成。在國外，Whittle(1993)［5］，Ou ＆ Lai(1994)［6］等較早的研究了負超孔隙壓力的消散以及帶來的影響;在國內，連鎮營(2001)［8］，李廣信(2001)［9］，李玉岐等(2005)［10］分別研究了滲透系數對基坑開挖過程中負超孔隙水壓力消散以及消散過程中對擋墻穩定和基坑隆起的影響。本文主要利用ABAQUS有限元軟件建立二維基坑開挖模型，利用修正劍橋土體本構模型，研究基坑開挖過程中負超孔隙壓力的消散對基坑支護結構穩定性的影響。

圖1 有限元分析網格劃分圖

表1 修正Cam-Clay模型的計算參數

1 工程概況及模型概述

太原市某深基坑工程，假定地下水位位于地表，基坑長約100 m，寬約30 m，平面呈矩形分布，基坑開挖深度10．0 m，地面標高為±0．0 m，基坑底標高為 -10．0 m。圍護結構采用樁錨支護，在3 m，6 m分別打長度為15 m和20 m的土層錨桿，樁截面直徑0．8 m，基坑分3步開挖，每步開挖3 m，3 m，4 m，每步開挖后的施工間歇時間分別為10 d，20 d，30 d。因荷載分布，施工條件等均為軸對稱，以基坑各邊中線為對稱軸，根據對稱性，取基坑的1/2作為計算區域建立二維模型。據基坑開挖影響范圍(水平方向)和影響深度分別約為開挖深度的3倍～4倍和2倍～3倍，取計算區域為60 m×30 m。……