基坑工程中土與支護結構相互作用及邊坡穩定性數值分析

陳旭元

摘 ?要：基坑工程是一項綜合技術工程，不僅涉及到力學分析問題、鋼結構支護問題、地質分析問題，還要對土層的結構強度以及土與支護結構的相互作用進行全面的分析?；诖耍撐闹饕榻B土與支護結構相互作用，探討建筑工程當中基坑工程的支護問題，逐漸提高飽水軟土地區支護結構的穩定性，并從定量分析的角度，探討支護結構的相互作用，以提高整個支護結構設計的穩定性程度。

關鍵詞：基坑工程 ?支護結構相互作用 ?邊坡穩定性

中圖分類號：TU43 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）10（c）-0045-02

從目前基坑工程的進展情況來看，其覆蓋范圍越來越廣，涉及到多種建筑技術、工程技術。由于我國處于多種版塊運動的交界地帶，很多地區土層結構比較復雜，因而在實際的建筑工程施工過程當中，主要采用支護基坑技術進行相關領域的施工。

1 ?基坑工程中途與支護結構的相互作用

隨著我國經濟飛速發展，工業化與城市化進程不斷加快，高層建筑不斷涌現。智慧城市與智能建筑的發展，對于建筑工程的要求越來越高，因而很多企業在進行基坑工程施工的過程當中，不斷學習國外的先進支護技術，在進行一些難度比較大，土層結構比較復雜的基坑工程過程當中，利用穩定性分析方法，對土與支護結構的相互作用進行系統分析，探尋典型性強度破壞原因，探討最大基坑的變形問題，等等。

除此之外，技術人員還運用加固結構施工技術，對于深基坑施工過程當中的一些特殊結構進行靜力分析，尤其是分析土與支護結構之間的相互受力關系，運用更加專業的儀器設備，對于支護結構進行智能傳感檢測，通過硬件技術與軟件技術的提升，促進深基坑施工工程得到迅速發展。

2 ?基坑工程中邊坡穩定數值分析技術的應用

深基坑施工工程屬于巖土工程的一個經典分析類目，在建筑行業當中有著非常廣泛的應用。通過對深基坑工程的細土研究，我們可以計算穩定性分析問題，找尋在不穩定土層施工過程當中的一些影響因素，通過全面監測與系統分析，逐漸提高建筑工程的穩定性系數，不斷推進深基坑工程技術的發展。

2.1 土與支護結構接觸面分析

在深基坑土與支護結構接觸面的切向本構關系分析當中，技術人員主要采用雙曲線非線性彈性模型，對于土與支護結構的相互作用關系，進行系統剛塑性判斷。

這種判斷方式優于傳統的雙曲線非線性判斷模型，可以更準確地表達出土與支護結構之間的塑性流動變形情況。通過這種非線性彈性模型，構造出一個新的剛塑性模型計算關系。更加直接地反映出土與支護結構之間接觸面的變形破壞機理，從而為后期的模擬結構，提供有效的數據支撐。利用這種接觸面的計算力學模型，可以將深基坑工程當中，無厚度接觸面單元和有厚度接觸面單元進行拆分計算，從而提高整個相互作用分析的精準化程度。

2.2 巖土工程存量計算

在實際的深基坑工程當中，工作人員需要對巖土工程的存量情況進行計算，尤其是土與支護結構接觸面的物理線性計算與雙重線性計算。目前，主流的方法是采用非線性數值解法，對于土工雙重非線性問題進行優化模型分析，通過比較數值分析方法、穩定性挖掘分析方法，形成一套比較穩定的邊坡分析模型，從而計算支護結構的強度折減彈性。通過這種非線性數值解法，對土工雙層線性問題進行廣義上面的擴散，從而進行更加精準的邊坡穩定性評判。

技術人員可以采用天然邊坡、人工切坡的分類模式化計算方法，對于穩定性分析進行合理化測算。通過現場施工過程當中，支護結構上安裝的智能傳感器上傳的一些廣義塑性分布區域數據，來進行流程的優化與系統穩定性分析的升級。

2.3 計算程序的編寫

目前在土與支護結構相對穩定數值計算的過程當中，主要采用C++程序進行語言對象的編寫，通過這種理想塑性接觸面模型的繪制，實現土工雙重非線性問題的有限元參數分析。

這種程序語言具有較強的前后數值處理能力，可以與大數據技術和云計算技術結合在一起，運用彩色的等值線，繪制出三維動態展示模型，同時，通過這種基坑開挖與支護變形分析，還可以全面地掌握土與支護結構相互之間的工程力學關系，通過施工與加載過程當中各種物理變化量的優化計算，提高整個計算的準確能力與數值分析精確性。

2.4 數值分析的注意要點

在進行計算的過程當中，工作人員要結合基坑結構的具體支護條件進行系統分析。

2.4.1 提高安全保障性能

大部分基坑的支護結構都是臨時的，在進行搭建的過程當中，安全儲備的數值通常比較小，具有很大的不確定性風險因素。在進行監測的過程當中，工作人員要保障所有的應急處理設施到位，在發生風險的情況下，可以第一時間搶救人員與設備，保障檢測的數據安全有效，并通過合理的備份方式，提高整個數據分析的自動獲取能力。

2.4.2 流動性分析

基坑工程具有非常強的區域性與流動性，不同的地區適應的分析方法差別很大，因而技術人員要根據工程地質的具體條件、水文條件、氣候條件等，設計合理的基坑工程檢測辦法，尤其是對于基坑支護結構進行系統分析，掌握所有的施工與開挖方式，是否與目前的計算模型相匹配，不可以生搬硬套其他基坑支護結構的穩定性分析方法。

2.4.3 綜合性分析

基坑工程是一項涉及方面非常廣的綜合性工程，技術人員在進行測算的過程當中，不僅要掌握系統的巖土工程知識，還要對整個建筑工程的結構問題、材料問題、地址問題、設計問題進行全面的掌控，通過設計圖紙與建筑工程數據庫當中的一些具體項目進行全面的分析，從而綜合得出優化結論。

2.4.4 土壓力分析

土壓力計算是基坑設計過程當中的關鍵性問題，目前建筑工程采用的主流土壓力計算方式是郎騰土壓力理論和庫倫土壓力理論，這兩種壓力計算方式，分別適應于不同的實際基坑工程情況[3]。在具體計算的過程當中，工作人員要從地基強度、水壓力角度進行全面的挖卸載影響參數分析、充分考慮墻面摩擦力、被動土壓力等，在必要的時候，可以采用靜力平衡方法、等值梁法等相關解析方法，對于基坑支護結構的裝結構、板結構、管結構、墻結構進行模塊式土壓力分析計算。

2.4.5 土與支護結構相互作用分析

應用有限元分析方法，采用連續計算方式，在基坑開挖的過程當中，將土體與支護結構作為一個連續的整體來進行數值的計算，整體上計算土體與支護結構的開挖荷載能力、支撐能力、錨固能力以及在開挖過程當中，受到的不同方向的外力。將這個整體的彈塑性體進行全面的二次規劃，通過非連續問題轉換方法，對于計算過程當中土與結構的接觸面進行優化測試。

3 ?結語

綜上所述，土與支護結構的相互作用以及邊坡穩定性分析，是目前基坑工程當中的重要項目。從該文的分析可知，研究數值的計算，有利于從精細化的角度看待目前基坑工作的施工要求變化。因而，我們要加強基坑監測過程當中的數值分析與數據計算，提高基坑工程的精細化程度。

參考文獻

[1] 李偉.高層建筑施工中深基坑支護施工管理的相關對策[J].建材與裝飾，2019（19）：122-123.

[2] 羅振宇，李春清，曾凡靜.基于ABAQUS基坑支護數值模擬與實測數值研究[J].科技創新與應用，2019（20）：44-45.

[3] 廖霖.土與支護結構相互作用及邊坡穩定性分析[J].中國高新技術企業，2016（31）：96-97.