基于有限元法对基坑支护的设计研究
基于MidasGTS的深基坑桩锚支护结构整体稳定性研究
基于Midas GTS的深基坑桩锚支护结构整体稳定性研究摘要：基于四川省某基坑开挖工程，通过有限元软件Madis建立三维数值模型研究不同工况下基坑围护结构、坑底隆起变形规律以及支撑内力变化。
研究结果表明：随着基坑开挖的进行，围护结构水平位移逐渐增大，整体呈现先增后减的复合式变形，其最大水平位移约发生在基坑开挖深度的7/10处；坑底隆起变形为弹性隆起，最大竖向位移发生在基坑中间处；围护结构弯矩随基坑开挖深度的增加，弯矩最大值逐渐下移，最大值为12KN·m；围护板桩最大水平剪力为16.5KN；内支撑轴力最大值为276KN，发生在基坑开挖完成时；预应力锚杆随开挖的进行锚杆轴力无明显变化，最大值为219KN。
关键词：基坑开挖；有限元分析；水平位移；内力引言：在深基坑施工过程中，因施工方法的不同，会对周围环境造成诸多不利因素，国内外众多学者采用数值仿真法、实测法、理论分析法、经验预测法等进行了相关研究[1-5]。
江晓峰、刘国彬等[6]对大量深基坑监测数据整理分析，总结出墙后地表沉降的影响区间；汪鹏程[7]通过建立基坑下卧隧道三维模型，证明了抗拔桩和高压旋喷桩两种坑底加固方法均可有效控制下卧隧道的竖向位移；张翔等[8]为研究基坑回弹与工程桩之间的关系，通过建立数值模型分析，表明工程桩的桩长、桩径及刚度对基坑回弹影响明显；万星等[9]收集大量软土基坑案例研究，归纳出软土地区围护结构变形存在着明显的时空效应；王正振等[10]通过某基坑实测数据分析，表明冠梁标高对基坑顶部土体变形影响较大。
然而，目前对多种支护结构作用的基坑以及支护结构内力研究较少，本文依托四川省某深基坑工程为背景，采用有限元软件Midas建立相应基坑模型，分析基坑围护结构、土体变形以及支护结构内力变化规律，为早起设计和后期开挖过程中保持基坑的稳定性以及该地区其他类似工程管理及监测重点提供给一定的参考。
1.工程概况某基坑位于四川省绵阳市，该基坑周边暂无邻近建构筑物，基坑南北长约20m，东西长约10m，基坑最大开挖深度为10m，此基坑开挖分成5个阶段进行开挖，支护形式主要为围护板桩、圈梁、立柱、内支撑、锚杆等支护结构，板桩深度12m，嵌入深度为2m。
基于phase2的基坑有限元分析
基于phase2有限元软件的基坑变形分析—以杭州蔓特莉工程为例1工程概况：杭州曼特莉时尚广场工程位于杭州余杭区良渚镇金家渡村，北侧紧靠浙江省交通学院运动场，东侧为金家渡村道（大吉路）及厂房，南侧为已有建筑物及空地，在往南为金家渡中路，西侧金家渡村农居点及菜地。
项目总用地面积12390m2，总建筑面积约55000m2，拟建工程由1幢主体12层局部4层商业办公楼，下设2层地下室。
采用框架-剪力墙结构，工程采用钻孔灌注桩基础。
基坑工程设地下室二层，基坑主楼区承台开挖深度11.000～11.250m，坑中坑深度 1.600～3.300m。
平面图如图：1.1地质条件：1.2基坑支护方案：基坑地下室采用围护桩墙结合两道水平钢筋混凝土内支撑的结构形式支护，支撑截面为700mm×700mm基坑南侧增设坑底水泥搅拌桩被动区加固。
围护桩墙采用三轴强力水泥搅拌桩（Φ850@600按全断面套孔法施工）帷幕植入预制预应力钢筋混凝土工字形桩而成，利用强力搅拌松动土形成流塑状，再植入预制工字形桩，桩长为17m，插入深度为7.5m。
2模型分析：2.1建立模型基坑支护形式如右图：参照设计支护形式，本模型在取围护桩左部边界取30米范围，下部边界取围护桩底以下10m的范围，右边界取围护桩右侧7m范围（支撑长度的一般距离），第一根内支撑设在桩顶以下0.35m处，第二道支撑设在桩顶以下6.35m处。
支护样图2.2模型参数取值：模型计算采用摩尔-库伦理论，为了方便计算，水泥搅拌桩内插工字桩所形成的围护桩按照∅800mm的钻孔灌注桩，模量取3×104MPa，泊松比取0.2，两个内支撑截面为700mm×700mm，模量取3×104MPa，泊松比取0.2。
模型网格划分如图：2.3模型计算为了使支护方案有一定的对比性，除了模拟帯支撑的开挖变形，还对没有支撑的情况进行了开挖模拟。
2.3.1开挖第一阶段模型计算无支撑开挖一阶段变形一道支撑一阶段开挖变形由于开挖第一阶段比较浅，变形不明显，直接对第二阶段开挖进行模型计算，上图显示无支撑开挖基坑的变形和带支撑的开挖变形有明显的不同。
基于有限元数值模拟的深基坑支护桩优化设计
第!!卷第!期!""#年#月西北水力发电$%&’()*%+(%’,-./0,-12’%/*/3,’435%./’6789!!:79!;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<=>9!""#文章编号?@#A @B C A #D E !""#F "!B ""G A B "G基于有限元数值模拟的深基坑支护桩优化设计王国标@H 陶文慧!H 杨宏丽G H赵杰C H 尹小涛IE @9浙江佳境规划建筑设计研究院有限公司H 杭州G @"""C J !9浙江省丽水市建筑工程施工图审查中心H 浙江丽水G !G """J G 9西安长庆科技工程有限责任公司建筑设计部H 西安A @""!@J C 9中交第一公路勘察设计研究院西安中交公路岩土工程有限责任公司H 西安A @"""!JI 9中国科学院武汉岩土力学研究所H 武汉C G ""A @F 摘要?利用有限元方法对不同几何尺寸及变形参数下的某深基坑支护桩受力及变形特性进行了数值模拟H 分析得出了深基坑开挖和支护过程中支护桩几何参数对该工程开挖变形的影响程度和灵敏性K 最终确定了影响深基坑开挖与支护过程支护桩的主要设计参数H 为同类地质条件下的相似基坑工程支护桩设计提供了参考的依据K 关键词?深基坑J 开挖J 支护J 桩J 优化设计J 有限元数值模拟中图分类号?L MC I文献标识码?NO 引言随着城镇化的趋势H 地面空间日趋紧张K 在这种情况下H 迫使人们把目光投向了空中和地下H 于是楼越建越高H 基坑越挖越深H 这就产生了一系列的深大基坑工程问题P @Q A R K 由于基坑深大H再加上周边建筑物密集H 或者地下管网无法避开等情况H 那么如何保证深基坑安全稳定的问题就摆在了研究人员面前K 桩既可以穿越上部不良地层H 也可以把所承受的荷载传递到深部承载力较好的地层H 还可以利用自身的抗剪能力起到限制侧向变形的作用H 这样就具有承载和支护性能好等优点H 所以经常被用于深大基坑工程的围护中P @Q A R K 同一工程采用不同的支护方案在经济性和安全性方面往往差别较大H 如何在施工前进行不同设计方案的优选便显得很有必要K 进行现场试验需要投入大量的人力S 物力和财力H 而有限元数值模拟可以按不同的工况计算多种情况下支护桩和土层的共同作用H 并可以此评估不同案对周边环境的影响程度和围护效果H 因而可以方便快捷的为设计提供方案优选的依据KT 计算模型及计算方案T 9O 物理模型S初始条件S 边界条件及土性参数工程场地土层由上至下为填土S 粉质粘土S 粘性土S 粉细砂及杂色粘土H 由于地下水埋深较大H故本次计算没考虑水的影响H 模型尺寸为@""U V#"U H 基坑为!"U 宽H @!U 深H具体地层空间图@物理模型收稿日期?!""#B "G B "G作者简介?王国标E @W ##B F H男H 浙江丽水人H 浙江佳境规划建筑设计研究院有限公司副总工程师K表!材料参数土层名称层厚"#$容重"%&’#()$压缩模量"*+,$泊松比内聚力"%+,$内摩擦角"-$填土.’../)’..!0’12’...’31.’..1.’..粉质粘土)’../!!’..!4’.!.’...’3.!4’..15’..粉质粘土!!’../!0’..!4’5!4’...’)51.’..!0’..粘性土!0’../1)’..!0’6!2’5..’)111’5.13’!.粉细砂1)’../15’..!0’5))’...’)..’..).’..杂色粘土15’../5.’..!4’014’5..’153)’4.14’6.混凝土15’..1! (1)表1数值模拟方案计算方案789:;<=墙体参数桩墙深度"#$!0’.1.’.11’.13’.12’.10’.).’.厚度"#$.’3.’2.’0!’.!’1!’3!’2 >?@A&’#(!0’3!1’2!2’01!’.15’114’3))’2 >B@A&’#.’!!.’)3.’4.!’65)’.13’0.6’!6分布情况和基坑几何尺寸及位置信息见图!C 计算时把重力场作为初始应力输入计算模型D考察了基坑开挖后应力重新分布引起的水平及竖向变形C计算共分5步模拟D E F G H!认为支护桩施工完成I E F G H1J E F G H)J E F G H3和E F G H5分别模拟开挖至初始地表下)#J2#J4#和!1#C在模型两侧施加水平向约束D底部边界施加竖向及水平向约束C计算中土体本构关系采用硬化模型D桩体采用弹性本构D桩土接触面采用强度折减的薄层单元进行了处理D所需土体及桩体材料参数列于表!CK’K计算方案本次数值模拟的目的是为设计提供支护桩的优化依据D在图!的基础上D模拟了!2#/).#以1#等间距递增的6种桩体长度情况I针对墙体厚度D设计了.’3#/!’2#以.’1#等间距递增的6种情况D具体计算方案详见表1D这样计算后可以提供设计所需支护桩几何优化参数CL数值模拟结果分析L’M桩墙厚度的影响在上述设计方案的基础上D模拟了6种桩墙厚度条件下的支护效果D限于篇幅在此仅以11#的桩长为例进行说明D计算结果整理成下图1J图)和图3C在此仅列出NO!’.#时D桩顶的水平位移随开挖步的变化D具体见图1C从图1可以看出D不论在开始开挖还是开挖结束的E F G H1/E F G H5D桩身水平位移尽管随着开挖地进行逐步增大D各开挖步下D桩身水平位移变化规律相似D都是桩顶最大D然后随着深度减小I 而且可以看出开挖步1和开挖步)时D桩身水平位移不大D都在厘米级以内D其后位移增幅明显D 呈悬臂结构C从图)中可以看出D在E F G H1/E F G H5间D各开图1各开挖步下桩身水平位移图图)桩顶水平位移随墙体厚度变化图)西北水力发电第11卷挖步下由于厚度增大引起的各步下桩顶水平位移逐步减小!其中"#$%&下位移最大!而且减小最明显!也最快’然后"#$%(次之!"#$%)居中!"#$%*由于本身位移值在毫米级!所以虽然具有类似的规律但整体表现没有其他几个水平变位显著的开挖步明显+在,-./(012/.0时!厚度增大引起的水平位移明显减小!说明该厚度范围为敏感厚度范围’当,-2/.012/30时!厚度增加引起的水平位移调整已经不像开始那么明显!说明厚度达到一定值之后再靠厚度增加来控制水平变位已显得不经济+在,-2/.0之前!厚度调整引起的桩顶水平位移变化量较大!随着墙体变厚!位移虽然仍保持减小趋势!但调整量逐步变小!在该值以后仅在厘米级变化!该值可以作为单纯依靠墙体厚度起到支护目的的下限参考值+图(各开挖步下的桩身弯矩随墙体厚度变化图从图(可以看出!在开挖步"#$%*1"#$%&间!随着基坑深度的逐步增加!桩体由于侧向土压力的作用!其弯矩逐步增加+具体到各开挖步下由于墙体厚度的增加!其抗弯抗剪作用明显增强+具体的尺寸效应在该部分规律不是很明显+综上!,-2/.0可以作为厚度影响的敏感尺度下限值!在后续长度效应分析时!将采用该值作为固定不变值4厚度优化值5+6/7桩长的影响在,-2/.0的情况下!按设计的8种桩长模拟了基坑的开挖!为了解长度对支护效果的影响程度!结果整理成下图&+其中桩长等于290时!在"#$%&土体失稳!该部分位移值仅供参考+从图&中可以看出!在桩长在2901**0间增长时!基坑顶部和底部位置处桩身的水平位移急剧减小!支护效果明显+其后**01).0时!随着桩长的增加!支护效果变得不再明显!所以盲目的依靠增加桩长来提高支护效果显得浪费’当桩长在**01*(0间变化时!基坑顶部和底部位置处桩身的水平位移随着桩长的变化量急剧减小!其后变化量锐减到毫米级!说明该长度区间可以作为敏感区间!可以作为优化长度设计的采用区间+因此!长度优化值可以采用**0+图&水平位移随桩长变化图6/6两个影响因素的优化组合在上述优化参数的基础上对,-2/.0!桩长等于**0几何参数下的支护桩支护效果进行了计算!结果见图3+图3应力水平云图从图3中可以看出!图中颜色越深!应力水平越接近于2/.!说明离剪切破坏状态越近!桩长范围内桩体有效的控制了可能发生破坏范围的土体发生侧向剪出的可能+限于篇幅这里只给出了优化参数下的应力水平云图!其实从各厚度和桩长参数下的一系列云图可以看出随着墙体变厚和桩长变长!接近于剪切破坏的土体区域4图中颜色深的部分5逐步变小!最终稳定到一定范围+这些都说明了优化设计对于基坑工程的必要性+:结语425在,-./(012/.0时!厚度增大引起;)第*期王国标!等基于有限元数值模拟的深基坑支护桩优化设计的水平位移明显减小!当"#$%&’($%)’时*厚度增加引起的水平位移调整已经不明显*说明当厚度调整到一定程度之后再依靠厚度增加来控制水平变位已经变得不经济+,-.各开挖步下由于厚度增大引起桩顶水平位移逐步减小*其中开挖/0123减小最多!开挖步4次之*开挖/0125居中*开挖/012-本身位移值不大+厚度"#$%&’之前水平位移变化量差别明显*该值可以作为厚度优化参数+,5.桩长在$6’(--’间增长时*基坑顶部和底部位置处桩身的水平位移急剧减小!其后--’(5&’时*随着桩长的增加*支护效果变化不明显+当桩长在--’(-4’间变化时*基坑顶部和底部位置处桩身的水平位移随着桩长的变化量急剧减小*其后变化量锐减到毫米级*说明该长度区间可以作为长度优化设计的采用区间+参考文献78$9夏雄%一种深基坑支护桩间距的确定方法8:9%铁道建筑*-&&3*,;.7;$<;5%8-9黄凯*应宏伟*谢康和%深基坑圈梁与支护桩的相互作用分析8:9%岩石力学与土程学报*-&&5*--,5.746$<46)%859李琳%深基坑支护桩的结构与应用8:9%黑龙江水利科技*-&&-*,4.7$$5%849徐能雄*何世秀*杨雪强%深基坑支护桩的离散元分析8:9%湖北工学院学报*$==6*$5,-.75)<4&%839戴嘉川*空间组合支护桩结构在深基坑开挖中的应用8:9%福建建筑*-&&$*;$,$.73&<3-%8)9代艳华*张川*曲霞%深基坑工程支护桩体时空监测8:9%西部探矿下程*-&&4*$&5,$-.73)<3;%8;9余焕生%深基坑支护桩加固技术的应用8:9%广东土木与建筑*-&&5*,5.7-;<-6%>?@A B C D E F G A H I J K L M J N A I H O A D F J IE F F ?P J Q I R C @A J I O A @S C G F RJ IP F B T Q B F N A U C D L A B Q D C @A J IVW X Y Y Z [<\]^[$*_W ‘V1a <b Z ]-*c W X Y d [a e <f ]5*g d W ‘:]14*c h X i ]^[<0^[3,$%:]^j ]a ek f ^a a ]a elWm n b ]01n 0Z m ^f o 1/]e ap 1/1^m n bh a /0]0Z 01[q g b 1j ]^a e *d ^a e r b [Z 5$&&&4*s b ]a ^!-%t ]/b Z ]s [a /0m Z n 0][au a e ]a 11m ]a e h a /21n 0][as 1a 01m [q g b 1j ]^a e *t ]/b Z ]5-5&&&*s b ]a ^!5%W m n b ]01n <0Z m 1o 1/]e ao 120*i ]v ^a s b ^a e w ]a e _1n b a [f [e x u a e ]a 11m ]a e s [%*t 0y %*i ]^a;$&&-$*s b ]a ^!4%i ]v ^as b ]a ^d ]e b z ^xY 1[01n b a ]n ^f u a e ]a 11m ]a es [%t _o %*0b 1{]m /0d ]e b z ^x|Z m }1xl o 1/]e ah a /0]0Z 01[q s b ]a ^*i ]v ^a;$&&&-*s b ]a ^!3%h a /0]0Z 01[q p [n ~^a y|[]f !1n b ^a ]n /*s b ]a 1/1Wn ^y 1’x[q |n ]1a n 1*VZ b ^a45&&;$*s b ]a ^."#G @N C U @7_b 1y 1q [m ’^0][a^a y/0m 1//q 1^0Z m 1/[q /b [m ]a e2]f 1[q n 1m 0^]ay 112q [Z a y ^0][a2]0z ]0by ]q <q 1m 1a 0e 1[’10m ]n ^f y ]’1a /][a^a yn [’2Z 0]a e 2^m ^’101m /^m 1/]’Z f ^01y\x{u !%Wq 01m ^a ^f x r ]a e 0b 1/1y ^0^*0b 1]a q f Z 1a n ]a ey 1e m 11^a y/1a /]0]}]0x[q y 1q [m ’^0][a]a y Z n 1y\x1$n ^}^0][a^m 1n ^Z /1y\x 2]f 1%/e 1[’10m ]n ^f 2^m ^’101m [a1$n ^}^0][a^a y/b [m ]a e[q 0b ]/y 112q [Z a y ^0][a2]0*z b ]n b^m 1y 101m ’]a 1y%{]a ^f f x *0b 1’^]ay 1/]e a2^m ^’101m /[q /b [m ]a e2]f 1*z b ]n b^q q 1n 00b 1y 1q [m ’^0][a^a y/0m 1//]a0b 12m [n 1//[q 1$n ^}^0][a *^a y/b [m ]a e[q y 112q [Z a y ^0][a2]0^m 1^/n 1m 0^]a 1y %|]’Z f 0^a 1[Z /f x *0b 1m 1q 1m <1a n 1m Z f 1[q y 1/]e a^\[Z 0/b [m ]a e2]f 1]//Z 22f ]1yq [m 0b 1/]’]f ^m 1a e ]a 11m ]a ez ]0b0b 1/^’1e 1[f [e ]n ^fn [a y ]0][a%&F ’(J N R G 7y 112q [Z a y ^0][a2]0!1$n ^}^0][a !/b [m ]a e !2]f 1![20]’^f y 1/]e a !))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))****{u !a Z ’1m ]n ^f /]’Z f ^0][a以我为载体*传播你美名欢迎刊登广告++西北水力发电&4西北水力发电第--卷。
基于有限元分析的地铁站深基坑支护设计
结构 ， 工开挖 时充分考 虑时空效应 ， 施 尽量 分小段 开 挖 ， 挖 到 位 后 及 时 架 设 钢 支 撑 。基 坑 开 挖 遵 循 开
“ 分段分层、 由上而下、 先支撑后开挖 ” 的原则 ， 开挖 步序如下 ：
算 。每加 一道支 撑 ， 就根 据 上一 次墙 体 先期 发 生 的
ｌ 工 程概况
某 地 铁 车 站 拟建 主体 结 构 为 三层 一 柱 两 跨 框 架 ， 板埋深 ２ ｍ， 底 ０ 拟采用地下 连续 墙作为 主体 围护
变形进行修正。其计算图式 ， 如图 Ｉ 所示， 支撑轴力 计算结果 ， 见表 １ 。 ２ ２ 基坑 围护结构 变形和 内力分析 ．
质粘土 、 淤泥质 粘土 和淤 泥质粉质 粘土 等软土层 、 淤
涉及 到强度和稳 定 问题 ， 涉及 到变 形 问题 。近 年 又 来， 随着 经济建设 的不断发 展和城市 发展 的需要 ， 基 坑 工程不仅 数量增 多 ， 而且 向着更大 、 更深 的方 向发 展， 地铁基 坑工程更具 有其特殊 性 。
处 ， 架设第 五道 钢 支撑 ； 六 步 ： 掏槽 第 开挖 至第 六道
钢支撑下 ０ ５ ． ｍ处 ， 掏槽架设第六道 钢支撑； 第七
步： 开挖至基 坑底 ， 做垫层 等 。 施 主体 围护总深度 ４ ｍ。地铁 基坑 范围内主要 工 ２ 程地质 情况 自上而 下分 别 由素 填 土 、 沉积 形成 的粉
第 一步 ： 挖至第一 道钢支 撑 下 ０５ 开 ．ｍ处 ， 槽 掏
梁单元 Ｂ Ａ ３ Ｅ Ｍ 模拟 ， 每隔 ｌ ｍ设置一个节点 ； 开挖 面以下弹性地基用弹簧单元 Ｃ Ｍ Ｉ １ Ｏ ＢＮ ４模拟， 沿深 度每隔 １ ｍ设置一个弹簧单元 ； 钢支撑用平 面杆单 元 ＬＮ １ ＩＫ 模拟 ， 考虑到实际工程 中支撑往往采用对 撑的形式， 此处支撑计算长度取总支撑的一半。 基坑开挖到基底后底板、 侧墙、 中板、 顶板浇筑 后可以当成一道刚度很大的支撑 ， 因此 ， 整个施工过 程中围护结构的最大内力和变形主要取决于开挖过
有限元分析双排桩在基坑支护中的应用
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥ 兀 瓜 Ｅ
Ｖｏ ＿ ６Ｎｏ． Ｉ３ ２２
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・１７ ・ ３
文章 编 号 ：０ ９６ ２ （００】２０ ３ —２ １０ —８ ５２ １ ２ —１７０
１ 有 限元 的基本 思想
材料单元应变 矩阵可表示为 ：
情况了解程度有关 ， 以概念设 计尚需设计 与勘察部 门紧密的配 及裙 房 ， 所 控制筏 板承 台下 桩 的承载 力水 平前 提下 ， 的设计 按荷 桩
合和相互专业渗透 ， 能获得 符合设计要求 的勘察报告 。 方 载状 况可采用不 同的持力 层及 可靠 质量 的不 同桩 型 ， 用桩 、 运 土 及上 部结构共 同作用 的概念设计 达到变形协 调 ， 也可采用 变更桩
双排桩 的计算较难实施 ， 而有限元法 （ ｉｉ Ｅｅ ｎ ｔｏ ， Ｆｎｔ ｌ ｔ ｈｄ 缩写 ｅ ｍｅ Ｍｅ
ｆ （ Ｙ ＝Ｎ１ Ｙ Ｕ ＋Ｎ （ ，）２ Ｎ３ｘ，）３ … “ ，） （ ）ｌ ２ｘＹ Ｕ ＋ （ Ｙ ／ ， ／
Ｉ （ Ｙ ：Ｎ１ｚ， ） ＋Ｎ２ ， ２ Ｘ， ） Ｖ （ Ｙ ｌ （ Ｙ） ＋Ｎ３ｚ， ） … （ Ｙ ３
３ 建立单元 节点力和节点位移 之间 的关 系 ： 料应力一应 变 ） 材 为 Ｆ Ｍ） Ｅ 以其适 用性强和处理非均 质 、 线性 复杂边 界诸 多问题 关系或本构关 系可表示 为 ： 非 等突 出的优点 ， 用有 限元模 拟双排桩无疑是一个有效 的工 具。 ｛ ｝ Ｂ］ ｝ ｅ ＝［ ｛ （） ２
有 限元 分析 双 排 桩 在 基 坑 支 护 中 的应 用
基于有限单元法的深基坑支护体系变形研究的开题报告
基于有限单元法的深基坑支护体系变形研究的开题
报告
一、研究背景和意义
深基坑工程作为城市建设和土木工程中不可或缺的一部分，近年来得到了广泛的应用。
其中，支护体系（如桩、托臂、垂壁等）在深基坑工程中的作用至关重要。
然而，深基坑支护体系的变形问题一直是研究领域中的一个重要难点，也是深基坑工程中需要解决的难题。
因此，本文旨在通过有限单元法研究深基坑支护体系的变形机制，为深基坑的设计提供理论依据和技术支持。
二、研究现状
目前，关于深基坑支护体系变形的研究主要采用数值模拟和现场实测相结合的方式，其中有限元法是常用的数值模拟方法之一。
有关深基坑支护体系变形的研究大多聚焦于变形机制和影响因素，以及如何采取措施减轻变形等方面，通过各种实测数据和数值模拟分析来进行研究。
三、研究重点和技术路线
本文研究的重点是深基坑支护体系的变形机制及其影响因素。
基于有限元法，利用Ansys等数值模拟软件，建立深基坑支护体系的模型，进行力学分析和模拟计算，探究各种因素对支护体系变形的影响，包括土体的力学特性、支护结构的类型和参数等，同时，研究如何采取措施减轻变形，如加固支护结构、选择合适的材料等。
技术路线包括：收集并整理现有文献资料，建立深基坑支护体系的有限元计算模型，制定计算方案并进行数值模拟，分析计算结果，提出相应的设计建议。
四、预期成果和应用价值
本文预期能够研究深基坑支护体系的变形机制及其影响因素，为深基坑的设计提供理论依据和技术支持，提出相应的设计建议，同时推进深基坑工程的研究和发展，为城市建设和土木工程带来积极的效益。
有限元法在深基坑支护中的应用
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ： ｒ ｔ ｉ ｉ ｇ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｉ ｉｅ ｅｅ ｅ ｔｍ ｅ ｈ ｄ；ｄｅ ｐ ｆ ｕ ｄ ｔｏ ｉ；ａ ｌ ｓｓ ｅ ｔ ｄ ｅ ａｎ ｎ ｔ ｕ ｔ ｒ ；ｆｎ ｔ ｌｍ ｎ ｔ ｏ ｅ ｏ ｎ ａ ｉｎ ｐ ｔ ｎａｙ ｉ ；ｔ ｓ
随 着 我 国城 市 建 设 的 高 速 发 展 ， 、 筑 物 朝 着 建 构
摘 要 ：结 合 柱 列 式 悬臂 桩 支 护 的 工 程 实例 ， 用有 限元 法对 桩 身 内 力和 变 形 进 行 了全 过 程 分 析 ， 利 并
对 基 坑 开挖 过 程 中支 护 结构 的 内力 和 变形 进 行 了监 测 ， 比理 论 分 析 和 实验 结 果 表 明 ， 限元 法 比 对 有
文章 编 号 ：１０ —８ ９ ２ ０ ） ３０ ８ —３ ０ ０ ５ ８ （ ０ ２ ０ －０ ６０
有 限 元 法 在 深 基 坑 支 护 中 的 应 用
朱 彦 鹏 ，王 秀 丽 ，于 劲 ，王 志 豪
（ ．甘 肃工 业 大学 建 筑工 程学 院 ， 肃 兰州 １ 甘 ７ ０ ５ ；２ ３ ０ ０ ．北 京 住宅 设计 院 ，北京 １０ ５） ０ ０ ５
经 济 与 安 全 难 以得 到 如 实 的 评 价 ． 由于 以上 原 因 ， 使
更高 、 深 发 展 的 同 时 ， 基 坑 也 朝 着 更 大 、 深 的 更 深 更
得 在 深基 坑 支 护 设 计 中选 择 合 理 的计 算 方 法 显得 尤 为重 要 ． 目前 ， 于 深 基 坑 支 护 设 计 的 方 法 理 论 很 用 多 ， 能 真 实 反 映 支 护 结 构 受 力 情 况 的却 很 少 ， 年 但 近 来， 由于 计 算 机 的 发 展 ， 得 对 支 护 结 构 的 位 移 、 使 内
基于有限元法的大面积基坑支护系统优化设计
基于有限元法的大面积基坑支护系统优化设计摘要随着城市化进程的加快，越来越多的大型深基坑工程正在城市中开展。
由于场地和施工工艺的要求，需要设计一种不影响施工的支护形式作为支护体系。
本文提出了以大型开口环梁结构为支撑体系，采用有限元法对直梁支撑体系和环梁支撑体系进行了分析。
结构表明，本文提出的环梁结构具有较好的效果。
本文提出的支护形式为基坑支护形式的设计和优化提供了有效的参考。
一、介绍基坑支护作为一种结构体系，应满足稳定性和变形的要求：一般规范中所述的两种极限状态，即极限承载力状态和正常使用极限状态。
一般支护结构的位移控制以水平位移为主，更直观，便于监测。
水平位移控制与周围环境的要求有关。
如果需要保护的基坑周围有重要的结构，应控制小变形。
通常，当基坑周围的场地受到限制时，要求支护结构不干扰施工开挖，这就要求支护结构有足够的空间供机械和人员工作，并满足变形控制的要求。
大开口圈梁结构是近年来出现的一种新型支护形式，在施工过程中方便了材料的吊装和土方的外运。
为了进一步研究不同支护形式对基坑开挖变形的影响，本文建立了规则形状基坑开挖模型。
在相同的其它条件下，分别采用环梁和直梁两种支承形式，比较其支承效果。
二、有限元模型建立了基坑开挖的三维有限元模型，基坑开挖深度为7m，开挖分为两层，模拟工况为：基坑开挖深度为4m，二次开挖深度为3m，基坑的尺寸为方形，长度为30m。
地基土的长度、宽度和高度分别为100m、100m和30m。
地下连续墙深15m，厚1m，支撑形式分为圈梁支撑和直梁支撑。
两个支座的主梁与次梁的接触面积相同。
施工过程是先开挖地基土4m，然后立即加入支护，最后继续开挖3m深的地基土。
土壤的有限元模型如下图1所示。
图1 土网格图2 地下连续墙网图3 水平支撑网为了快速计算，基坑内外土体的网格划分比较薄。
随着基坑边缘距离的增加，网格划分相对稀疏。
由于是三维模型，单元类型为空间8节点六面体单元，网格类型为三维应力分析。
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基于有限元法对基坑支护的设计研究
基坑支护是指在土方开挖过程中，为了保证施工安全和土方稳定性，
需要采取一系列的措施来加固土方边坡和地下结构，防止土方滑塌和破坏。
有限元法是一种常用的工程设计方法，可以对基坑支护的设计进行研究和
优化。
在基坑支护设计中，有限元法可以用于分析土体和结构的力学性能，
预测土体的变形和应力分布，评估支护结构的稳定性和安全性。
有限元法
通过将土体和结构离散为很多小单元，建立数学模型，利用数值计算方法
求解边界值问题，得到土体和结构的力学响应。
基坑支护设计中的有限元分析主要包括以下几个步骤：
1.建立模型：选择适当的有限元模型，考虑土体和支护结构的几何和
材料特性，确定边界条件。
2.网格划分：将模型划分为有限个小单元，每个小单元内的土体和结
构可以近似看作均匀材料，可以进行力学分析。
3.材料参数：根据实际工程的情况，确定土体和支护结构的材料参数，包括弹性模量、泊松比、内摩擦角、抗剪强度等。
4.边界条件：确定模型的边界条件，包括施加的力、支撑约束条件等。
5.计算求解：利用有限元软件进行计算求解，得到土体和结构的应力、变形和位移等结果。
6.分析结果：根据计算结果，评估支护结构的稳定性和安全性，判断
土体的变形和应力分布是否满足设计要求。
基于有限元法的基坑支护设计可以提供比较准确的力学分析结果，为
工程师提供科学依据和指导，优化方案设计和施工过程。
此外，有限元法
还可以用于分析不同支撑结构的比较，评估不同工况下的地下结构稳定性
和变形情况，为支护结构的设计和施工提供科学依据。
总之，基于有限元法的基坑支护设计研究，可以通过数值分析的方法，预测土体和结构的力学性能，评估支护结构的稳定性和安全性，为工程师
提供科学依据和指导，优化设计方案，保证基坑工程的施工安全和土方稳
定性。