【軟土地的基坑支護整體方案設計與計算10000字（論文）】

一、緒論（一）基坑工程概況基坑工程是巖土工程的主要內容，是目前基礎工程中日益普遍的重要環(huán)節(jié)，尤其是大型土木工程，無一例外地涉及到這一領域。因此，熟練掌握這一專業(yè)設計技能，對于從事相關專業(yè)設計的人員來說是非常重要的。根據(jù)支護結構的設置目的，一般要求基坑支護結構同時具備三個方面的作用[1-3]：(1)擋土作用，保證基坑周圍未開挖土體的穩(wěn)定，使基坑內有一個開闊、安全的空間。(2)控制土體變形，保證基坑相鄰的周圍建筑物和地下管線在基坑內結構施工期間不因土體向坑內的位移而收到損害。(3)截水作用，保證基坑內場地達到無水施工作業(yè)條件，不影響周圍水位變動。80年代以來，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，基礎埋深逐步增大，基坑深度也隨之增加，基坑支護問題也變得更加復雜?；又ёo是一項綜合性的巖土工程，涉及面廣，不但包括土力學中的強度、變形、穩(wěn)定問題，同時還涉及土及支護結構的共同作用問題，并及施工密不可分，所以要求設計人員具備結構力學、土力學、地基處理、原位測試等多學科知識。深基坑支護工程已成為目前工程建設引人注目的熱點，當今深基坑支護工程具有以下特點[4-5]：(1)建筑趨向高層化，基坑向更深層發(fā)展。(2)基坑開挖面積增大，寬度超過百米，長度達到上千米，整體穩(wěn)定性要求更高。(3)在軟弱地層中的深基坑開挖易產(chǎn)生較大的位移和沉降，對周圍環(huán)境可造成較大的影響。(4)深基坑施工運行周期長，對臨時性基坑支護有更高的牢固性要求。(5)深基坑支護系統(tǒng)不再只是臨時性支護結構，而是參及到加固及改善建筑物的基礎和地基作用當中。目前，主要采用的基坑支護類型有：土釘墻支護、水泥深層攪拌樁支護、樁錨聯(lián)合支護、噴錨網(wǎng)支護、地下連續(xù)墻支護和內支撐支護等。（二）基坑支護設計原則基坑支護工程設計的總體原則為[6-8]：貫徹執(zhí)行國家的技術經(jīng)濟政策，做到技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質量。除了應滿足工程設計要求外，尚應做到因地制宜、就地取材、保護環(huán)境和節(jié)約資源?；又ёo設計要求安全性、經(jīng)濟性、適用性三方面統(tǒng)籌兼顧、同時滿足。安全性包含兩個方面，一是支護結構自身強度滿足，結果內力必須在材料強度容許范圍內。二是支護結構及被支護體之間的作用是穩(wěn)定的，要求支護結構具有足夠的承載力，不產(chǎn)生過量的變形。經(jīng)濟性要求在設計中通過運用先進技術和手段，充分把握支護結構特征，通過多方案比較，尋求最佳設計方案，使支護結構造價最低。適用性是指方案在施工中采用適當?shù)墓に?、工序，可以使設計更經(jīng)濟合理，既滿足規(guī)范要求，又不過量配置材料，也不影響支護結構的使用功能。支護結構設計應考慮其結構水平變形、地下水的變化對周圍環(huán)境的水平及豎向變形的影響，對于安全等級為Ⅰ級和周邊環(huán)境變形有限定要求的Ⅱ級建筑基坑，應根據(jù)周邊環(huán)境的重要性、對變形的適應能力及土的性質等因素確定支護結構的水平變形限值[9]。（三）基坑支護設計的一般規(guī)定在選擇基坑支護方案前，應完成下列工作[10]：(1)搜集詳細的工程地質、水文地質及地基基礎等資料。(2)根據(jù)工程的設計要求，確定基坑支護的目的、范圍和達到的各項技術經(jīng)濟指標。(3)結合工程情況，了解本地區(qū)基坑支護經(jīng)驗和施工條件以及其他地區(qū)相似場地上同類工程的基坑支護經(jīng)驗和使用情況等。設計前應認真分析地質地層條件、周邊環(huán)境及基坑特征，綜合考慮以確定支護結構的平面布置及高度位置。根據(jù)地層、荷載、環(huán)境、技術和經(jīng)濟條件確定支護結構類型及截面尺寸，支護結構應及周圍環(huán)境相協(xié)調，保證支護結構設計符合相應規(guī)范、條例的要求?；又ёo方法的確定按下列步驟進行：(1)根據(jù)荷載大小結合地形地貌、地層結構、地質條件、地下水特征、環(huán)境情況和對臨近建筑的影響等因素，初步選定幾種可供考慮的基坑支護方案。(2)對初步選定的基坑支護方案，分別從原理、適用范圍、效果、材料來源及耗材、機具條件、施工進度和對環(huán)境的影響等方面進行技術經(jīng)濟分析和對比，選擇最佳的基坑支護方法，必要時也可選擇兩種或多種基坑支護措施組成的綜合方法。(3)對已選定的基坑支護方法，宜按建筑物安全等級和場地復雜程度，在有代表性場地上進行相應的現(xiàn)場試驗或試驗性施工，并進行必要的測試，以檢驗設計參數(shù)和處理效果，如達不到設計要求時，應查找原因并采取補救措施或修改設計。基坑支護結構整體是一個各部分有著內在聯(lián)系的共同作用系統(tǒng)，設計時要綜合考慮地層的物理力學性質、上部荷載位置、支護結構的選型、材質、施工方法、環(huán)境影響、造價及工期等多種因素。（四）基坑支護類型因基坑作業(yè)易引發(fā)群死群傷，所以在建設施工中對基坑進行支護是尤為重要的?；又ёo的目的與作用有以下幾點[11]：1.保證基坑邊坡穩(wěn)定性，要保證足夠的施工空間。2.保證周圍建筑及設施不受破壞。3.保證基坑工程施工作業(yè)面在地下水位以上。4.基坑支護的重要作用是保障施工作業(yè)的安全，也可以理解為就是一種土體安全防護?；又ёo主要類型有以下幾個[12-14]：1.鋼板樁此方法較為簡單的支護，成本低，一般用于軟地層，如圖1.1所示。圖1.1鋼板樁結構2.地下連續(xù)墻此種設計能夠很有效的提升建筑剛度，并且同時也能提高建筑的防水性能，此結構一般用于黏土及沙土地區(qū)。如圖1.2所示圖1.2地下連續(xù)墻支護結構3.柱列式的灌注樁的排樁支護支護方式主要分為密排和疏排兩種，此方法一般需要截面較大的鋼筋進行澆筑，保證鋼筋混泥土的可靠性，為了方式滲水，一般采用高壓注漿的方式。如圖1.3圖1.3柱列式的灌注樁的排樁支護4.邊坡開挖其適用于場地開闊，土質較好，周邊無復雜地形，無臨邊建筑物或構筑物的的條件下施工。如圖1.4所示圖1.4邊坡開挖5.SMW工法樁SMW工法亦稱勁性水泥土攪拌樁法,即在水泥土樁內插入H型鋼等(多數(shù)為H型鋼,亦有插入拉伸式鋼板樁、鋼管等),將承受荷載與防滲擋水結合起來,使之成為同時具有受力與抗?jié)B兩種功能的支護結構的圍護墻。施工時基本無噪聲,對周圍環(huán)境影響小;結構強度可靠,凡是適合應用水泥土攪拌樁的場合都可使用。如圖1.5所示圖1.5SMW工法樁6.高壓旋噴樁高壓旋噴樁一般是通過利用高壓將水泥射入土層內，形成水泥土，相互搭接形成排樁,用來擋土和止水。如圖1.6所示圖1.6高壓旋噴樁7.鉆孔灌注樁此方法較為環(huán)保，施工無噪音出現(xiàn)，對周圍建筑影響較小，一般情況下支護穩(wěn)定性高、位移變形小，有利于施工縮短工期。如圖1.7所示圖1.7鉆孔灌注樁8．土釘墻.土釘墻與上述支護作用有所不同，他是起到主動嵌固的作用，可以更加能提高邊坡穩(wěn)定性，使得基坑在開挖后亦能保持穩(wěn)定。如圖1.8所示圖1.8土釘墻.9.水泥土重力式擋墻其形式一般分為兩種，分別為雙軸或三軸水泥土攪拌樁，攪拌樁可按搭接施工，搭接長度控制在150mm~200mm，擋墻頂面宜設置混凝土面板；一般土層條件下，攪拌深度小于16m的應優(yōu)先選用造價更低的雙軸，超過16m的應選用三軸，遇到淤泥等軟弱土層，水泥摻量適當提高；結構如圖1.9所示圖1.9水泥土重力式擋墻對于基坑支護施工一般應遵守以下要求：1.嚴格按照國家和地方標準執(zhí)行設計，設計方案確定后經(jīng)單位總工程師審批，并報總監(jiān)理工程師審批，符合規(guī)范及法律法規(guī)要求才能施工。2.深基坑施工必須解決地下水位，一般采用輕型井點抽水，使地下水位降到基坑底1.0m以下，須有專人負責24h值班抽水，并應做好抽水記錄，當采取明溝排水時，施工期間不得間斷排水，當構筑物未具備抗浮條件時，嚴禁停止排水。3.深基坑土方開挖時，多臺挖土機之間間距應大于10m，挖土由上而下，逐層進行，不得深挖。4.深基坑上下應挖好階梯或支撐靠梯，禁止踩踏支撐上下作業(yè)，基坑四周應設置安全欄桿。5.人工吊運土方時應檢查起吊工具，工具是否牢靠，吊斗下面不得站人。6.在深基坑邊上側堆放材料及移動施工機械時，應與挖土邊緣保持一定距離，當土質良好時，應離開0.8m以外，高度不得超過1.5m。7.雨季施工，坑四周地面水必須設排水措施，防止雨水及地面水流入深基坑，雨季開挖土方應在基坑標高以上留15~30cm泥土，待天晴后再開挖。8.深基坑回填土要四周對稱回填，不能一邊填滿后延伸，并做好分層夯實。（五）本章小結本章首先介紹基坑目前額的發(fā)展概況，以此來引出本文所研究的內容，再介紹基坑支護設計原則和基坑選擇的方式，本文例舉出常見的10大基坑支護形式及其各自的優(yōu)缺點，為本文設計基坑支護選擇做出參考。二、基坑支護整體方案設計（一）工程概況該工程位于某東部沿海城市元江路中心線分布，處于軟土地區(qū)。本工程項目為四棟住宅樓，基坑面積1200m2，基坑周長30*40m，基坑深4.9m。根據(jù)周圍的施工環(huán)境和本地的土層條件，確定基坑安全等級為Ⅱ級，邊坡的安全等級為Ⅱ級，進而得知基坑的安全等級的重要性系數(shù)為1.0。（二）場地土層參數(shù)場區(qū)地形較為平坦，工程地質條件如下：第一層：素填土，層厚平均為1.1m，下部多為生活垃圾，含有機質，和少量的建筑垃圾，地層下部約有30㎝的素土。第二層：沖填土，可塑，層厚平均為1.5m，含褐色、褐黃色Fe、Mn質氧化斑及結核，向下狀態(tài)變軟，粉粘含量增加，局部呈粉質粘土。第三層：粉質粘土，中密～流塑，層厚平均為0.8m，層狀～薄層狀，砂質粉土厚5～20cm，局部呈粉土層狀，淤泥質土含量下部較高，逐漸向淤泥質粘土過渡。第四層：粉質粘土，中密～流塑，層厚平均為0.5m，層狀～薄層狀，砂質粉土厚5～20cm，局部呈粉土層狀，淤泥質土含量下部較高，逐漸向淤泥質粘土過渡。第五層：粉質粘土、粘土，層厚平均為3.7m。第六層：粉質粘土，含有機質及泥質結核，層厚平均為4.9m。第七層：粉質粘土～草綠色粉質粘土，層厚平均為6.3m，見氧化物斑點及細小結核。表1土層物理力學參數(shù)如下表1土層物理力學參數(shù)土層厚度（平均值）重度γ粘聚力C內摩擦角（m）（KN/m3）(kPa)(°)素填土1.119.5810沖填土1.518.434.514.9粉質粘土0.817.826.713.5粘質粉土0.518.420.825.6淤泥質粉質粘土3.717.316.610.4粉質粘土4.918.952.415.7粉質粘土6.318.538.815.4（三）水文地質條件該場地主要地下水類型為潛水，勘察期間測得場地地下潛水水位如下：初見水位埋深2.20～2.40m，相當于標高1.82～1.58m。靜止水位埋深1.30～1.50m，相當于標高2.72～2.48m。本基坑場地為淺水，主要通過降水進行補給，排泄方式主要是蒸發(fā)，水位的高低隨季節(jié)變化而變化，每年的漲降幅度為0.5-1mm之間。（四）支護方案選擇根據(jù)本工程的地質資料可以看出，地層多數(shù)為軟弱的淤泥質粘土層。本工程基坑支護設計需要考慮以下幾點：A、用于軟土地層，開挖深度為5m～11m的基坑。B、排樁支護的噪音小比較環(huán)保，同時能夠增大地基剛度，當場進行澆筑，對周邊建筑等有很小的影響。C、樁身質量取決于施工工藝及施工技術水平，施工時需作排污處理E、排樁加錨桿支護的優(yōu)點在于造價經(jīng)濟，土方開挖及主體結構施工方便。在基坑內部施工時，開挖土方與支撐互不干擾，尤其是在不規(guī)則的復雜施工場所，以錨桿代替擋土橫撐，便于施工。本基坑工程的特點是地基土層以粉質粘土為主，周圍建筑物距離基坑距離4.2米，對變形要求較高，沉降要求較小，水平位移不得大于61mm。因此，圍護結構的設計應滿足上述要求。綜合考察現(xiàn)場的周邊環(huán)境、道路及巖土組合等條件，為盡可能避免基坑開挖對周圍建筑物影響，綜上所述，經(jīng)過分析最終決定采用排樁加錨桿支護，其中排樁采用鉆孔灌注樁。三、基坑支護設計及驗算（一）支護驗算1、基坑支護設計依據(jù)1.《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）-國標。2.《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50204）-國標。3.《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2011）-國標。4.《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GBJ15-31-2003）-某東部沿海城市標準。5.《建筑基坑支護技術規(guī)范》（JGJ120-2012）-行業(yè)標準。2、基坑支護設計本工程場地面積較小，勘察布點均布設置，樁間距1000mm，且該工程對基坑周邊建筑物影響較大，五個孔大小一致，采用直剪固結快剪指標水土分算進行計算。灌注樁尺寸：φ600@1000，樁長（9.9-0.6）=9.3m,嵌固深度暫定為5.0m，基坑開挖深度4.9m，計算時考慮施工荷載5kPa，及周邊房屋荷載30kPa作為超載。圖2孔土層分布圖3、附加超載P根據(jù)上述描述，本文設置支護的大小為φ600@1000，支護的深度為9.9，基坑挖深為4.9m，最終得到灌注樁在土層里面的示意圖如圖2所示。圖2灌注樁在土層里面的示意圖本次總共涉及1道支撐，支護中心標高為-1.1m,基坑附近存在附加載荷，附加載荷分別為施工荷載5kPa，及周邊房屋荷載30kPa作為超載，基坑與支護和土層示意圖如圖3所示。圖3基坑與支護和土層示意圖上圖中h=0.5m，x=0.6m，s=45deg,這是開挖時需要的施工所需參數(shù)，表2給出了施工載荷和周邊房屋載荷的邊界及載荷大小。表2外加載荷的邊界及載荷大小。編號P(kPa或kN/m)a(m)b(m)c150.7202306300.54、水平載荷根據(jù)超載下水土壓力計算方法，由朗肯土壓力計算理論可以計算出土作用下的側向壓力，假設忽略支護樁和土之間的摩擦，地下水上部土體不考慮水的作用，水平載荷計算依據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程JGJ120-2012》。對于地下水位上部土體，可根據(jù)如下公式進行計算：其中：ci、土粘聚力和內摩擦角；kai、kpi土的壓力系數(shù)；σak、σpk土中豎向應力標準值（kpa），按照《建筑基坑支護技術規(guī)程JGJ120-2012》標準執(zhí)行；pak主動土壓力強度標準值（kpa）；若pak<0,則取0對于水土分算的土層，按照如下公式計算：其中、為計算點的水壓力，按照《建筑基坑支護技術規(guī)程JGJ120-2012》執(zhí)行。對于靜止地下水，按照如下公式計算：其中：為地下水重度。為基坑外側地下水位至主動土壓力強度計算點的垂直距離（m）；為基坑地下水位至被動土壓力強度計算點的垂直距離（m）；土的豎根據(jù)表1給出的土的物理參數(shù)，最終計算得出各土的壓力系數(shù)表，如表3所示。表3各土層壓力系數(shù)表（主動和被動）土層厚度（m）（1）-11.10.700.841.421.20（1）-21.50.590.771.691.3（2）-10.80.620.791.611.27（2）-20.50.400.632.521.59（3）3.70.680.831.461.21（4）-11.90.570.761.741.32（4）-26.30.580.761.721.31本計算取地下水深為0.9m，=10kN/m3；地面超載取q=0KN/m2；基坑重要性系數(shù)γ0=1.00。帶入公式，最終得到各主動土層的壓力分布載荷如表4所示。表4各主動土層的壓力分布載荷土層厚度（平均值）（m）(kPa)(kPa)素填土0-0.9（無地下水）0.5612.8450.9-1.1（有地下水）/16.175沖填土1.5-27.85-5.42粉質粘土0.87.08518.95粘質粉土0.522.10828.788淤泥質粉質粘土3.744.94100.304粉質粘土4.912.21526.78粉質粘土6.3//計算得到各主動土層的壓力載荷合力及作用點如表5所示。土層厚度（平均值）土壓力荷載合壓力載荷合力作用點位置作用點（距離頂部）（m）(KN)(m)素填土0-0.9（無地下水）60.590.9-1.1（有地下水）2.91沖填土1.5-24.951.68粉質粘土0.8293.7883.06粘質粉土0.512.7243.66淤泥質粉質粘土3.7268.75.99粉質粘土4.9189.4總的土壓及位置/293.7888.34同理也可以得到被動土的壓力分荷載、壓力水平荷載合力及作用點。最終繪制各載荷分布圖如圖4所示。圖4載荷分布圖5、支點力計算1.彎矩零點位置基坑底面下的支護最下端為彎矩零點位置，此位置距離基坑底面距離為，則根據(jù)：最終得到：2.計算支點力設定彎矩零點位于第五層圖內：則距離基坑開挖面5.34m，計算支點力：則合力為：作用點距離設定彎矩零點的距離計算：設定彎矩零點位置以上基坑內側各土層水平抗力標準值的：水平抗力作用點離設定彎矩零點的距離：設定錨桿插于離地面1.5m的位置處，則彎矩零點為所以支點力為根據(jù)上述力和力矩的計算，最終得到巖土的包絡圖如圖5所示。圖5包絡圖6、樁身彎矩計算以上已算得可以知道剪力為零的點在基坑底上部的主動土壓力層中，且在第五層土中。所以設剪力為零的點在3.7m以下，令，為基坑頂?shù)郊袅榱愕狞c的距離.則有：剪力為零的土壓力：則此層的土壓力因為距基坑頂為處的剪力為零，則有：得則由于最大彎矩點即為剪力零點，即最大彎矩可表示為：7、配筋計算本文設計的支護為600@1000，可轉化為的矩形梁等效配筋，本文采用的是C25混泥土，鋼筋選用Ⅱ級，最終通過等級查表可得到：其中：、、分別是混泥土軸向破壞強度設計值、鋼筋強度設計值和混泥土軸向抗拉破壞強度值。計算系數(shù)可知：最終得到：根據(jù)上述計算，本文選取的16的配筋，箍筋選用8的螺旋箍。（二）地基承載力驗算根據(jù)普朗得爾（prandtle）地基極限承載力公式計算，設定樁底的平面為基準面，如圖6所示：圖6地基承載示意圖得到維護樁底地基承載的安全系數(shù)：最終得到：則得到設計滿足要求。（三）整體穩(wěn)定性驗算整體穩(wěn)定性驗算方法由很多，本文采用的是圓弧滑動條分法進行驗算，采用此方法時，整體穩(wěn)定性應當符合如下公式：其中：安全系數(shù)，1.35、1.3、1.25分別為一級、二級、三級的下限。、為圖的粘聚力和摩擦角等參數(shù)。普朗得爾（prandtle）地基極限承載力公式圓弧滑動條分法整體穩(wěn)定性驗算如圖7所示。圖7整體穩(wěn)定性驗算根據(jù)公式，最終得到根據(jù)要求可知，整體穩(wěn)定性設計滿足要求。（四）本章小結本章首先對工作基坑支護方式進行調研，最終選取排樁加錨桿支護，其中排樁采用鉆孔灌注樁。然后進行土水平載荷、支點力、支點彎矩等進行計算，在這個基礎上并對配筋進行選取，本文選取的是16的配筋，箍筋選用8的螺旋箍。分別采用普朗得爾（prandtle）地基極限承載力公式和圓弧滑動條分法驗證本文基坑設計的承載力和整體穩(wěn)定性，根據(jù)驗算滿足設計要求。四、有限元計算及校核（一）有限元建模1、模型簡化及其裝配在abaqus軟件中，直接進行建模，本文采用的是二維建模方式，其中樁采用的是梁單元踐行建模，最終在ABAQUS軟件中對模型進裝配，得到裝配圖，如圖4.1所示，文采用的單位為m、Pa、T、N、S。圖4.1裝配圖2、材料參數(shù)設置及分析步材料參數(shù)的正確與否對分析結果有很大的影響。本文土體分為六層，每層的土壤類型和尺寸如表4.1所示。層號地層名稱層厚(m)重度KN/m3粘聚力KPa內摩擦角（o）壓縮系數(shù)MPa-1壓縮模量MPa滲透系數(shù)（cm/s）地基承載力（Kpa）①雜填土2.1②粘質粉土1.218.420190.494.043.0×10-4130③砂質粉土與淤泥質粘土互層6.017.81418.50.643.476.2×10-490④淤泥質粘土7.817.116101.272.013.3×10-760⑤粘土3.017.2169.50.882.623.0×10-7150⑥粉質粘土5.419.443200.247.404.2×10-6155支護采用混泥土C25,彈性模量為28Gpa,泊松比為0.3，材料的密度為2.5g/cm3，材料參數(shù)如表3.2所示。表1C25#材料屬性材料名稱密度/g/m3楊氏模量/MPa泊松比C252.5280000.3本文分為8個分析步，第一步進行地應力平衡；第二步進行支護添加;第三步到第八步開始分層開挖圖層。分析步如圖4.2所示。圖4.2分析步設置3、地應力平衡方法及本文選擇在巖土工程數(shù)值分析中，首先要對模型進行初始地應力平衡計算。ABAQUS有限元軟件有五種初始地應力平衡方法：①自動平衡法；②關鍵字定義初始地應力法（或在界面操作）；③ODB導入法；④初始應力提取法；⑤用戶子程序SIGNI法。由于第五種方法需要一定的編程基礎，操作起來太復雜不易掌握，故本文只講解較為實用的前四種平衡方法。地應力平衡的目標：使土層在自重作用下的變形很小不存在初始位移，只存在初始應力。一般情況下，最大位移達到10-4次冪以下就可以了。本文選取的是ODB導入法，此方法較為簡單且容易實現(xiàn)。4、生死單元的應用及支護與土層耦合生死單元用途廣泛，可以實現(xiàn)在指定的分析步中移除指定區(qū)域單元，同樣也可以在之后的分析步中將移除的單元重新激活。生死單元在CAE界面實現(xiàn)方法為：

createinteraction》選擇需要移除或者激活的分析步

step并選擇modelchange。如圖4.3所示中選擇step-3使用

modelchange。當開挖每層土時候，即可采用生死單元進行殺死，進而模擬每層土的開挖。圖4.3生死單元設置為了簡化處理，本文將支護之間采用的是Tie綁定約束，此方法可以有效的處理支護與土之間的接觸行為。5、界及網(wǎng)格劃分約束土體的左右水平自由度，約束下地面的全部自由度，如圖4..4所示。圖4.4邊界設置本文在經(jīng)過多次實驗，最終選取的單元為結構里面提單元CPE4R，單元的總體尺寸為0.3，局部進行加密處理，網(wǎng)格劃分如圖4.5所示。單元總數(shù)為55778，總結點數(shù)為56344。圖4.5網(wǎng)格劃分（二）地應力平衡計算結果地應力是一種初始的存在于地殼中的天然應力，在巖土力學中，地應力必須予以平衡，本文采用地應力平衡方法為odb導入方法，這種方法使用之前計算過得Gravity結果文件，定義初始應力時直接指定od文件，方法簡單且有效。圖4.6和圖4.7為未平衡地應力時的Z方向應力云圖和位移云圖。圖4.6未平衡地應力應力云圖圖4.7未平衡地應力位移云圖根據(jù)上圖可知，當不平衡地應力時，土體會出現(xiàn)一定的位移，這個位移會隨著建立土體大小規(guī)模的變化而變化。圖4.8和圖4.9為平衡地應力時的Z方向應力云圖和位移云圖。圖4.8平衡地應力應力云圖圖4.9平衡地應力應力云圖對比圖4.6和圖4.8可知，平衡地應力與否對模型的應力基本不發(fā)生變化。對比圖4.7和圖4.9可知，平衡后的土體初始位移基本位0，從地應力平衡前后土體位移精度的比較可知，本文采用的地應力平衡方法適用可行。（三）開挖過程中支護位移及應力云圖變化在開挖過程中支護的水平位移變化如圖4.10所示。開挖第一層土開挖第二層土開挖第三層土開挖第四層土開挖第五層土開挖第六層土圖4.10開挖過程中支護水平位移隨挖深的變化根據(jù)上述計算可以看出，在開挖過程中，支護的水平位移是隨著開挖深度的變化而變化，當開挖深度為4.9m時，水平位移最大值為0.0217m。水平位移的趨勢不隨開挖深度的變化而變化，水平位移最大值都發(fā)生在支護的頂端，未隨開挖深度變化而變化。在開挖過程中支護的應力變化如圖4.11所示。開挖第一層土開挖第二層土開挖第三層土開挖第四層土開挖第五層土開挖第六層土圖4.11開挖過程中支護水平應力隨挖深的變化根據(jù)上述計算可以看出，在開挖過程中，支護的水平應力是隨著開挖深度的變化而變化，當開挖深度為4.9m時，水平應力不是開挖過程中的最大值，，水平應力的趨勢不隨開挖深度的變化而變化，水平應力最大值都發(fā)生在本次開挖的這一層。（四）開挖過程中土體位移及應力云圖變化在開挖過程中土體的位移變化如圖4.12所示。開挖第一層開挖第二層開挖第三層開挖第四層開挖第五層開挖第六層圖4.12開挖過程中土體的位移變化根據(jù)上述計算可以看出，在開挖過程中，土體的位移是隨著開挖深度的變化而變化，當開挖深度為4.9m時，水平位移最大值為0.1222m。土體位移變化的趨勢不隨開挖深度的變化而變化，土體位移最大值都發(fā)生在開挖層的中間，位置不隨開挖深度變化而變化。在開挖過程中土體的應力變化如圖4.12所示。開挖第一層開挖第二層開挖第三層開挖第四層開挖第五層開挖第六層根據(jù)上述計算可以看出，在開挖過程中，土體的最大應力值一定發(fā)生在土體的最下端，這是由于地應力存在的原因，且最大值與建模土體的大小有關，建模尺寸越大，則應力最大值越大。在支護附近，我們可以看出，當開挖深度較淺時，則開挖位置處的應力較小，但是隨開挖深度增大，則開挖土層根部就會發(fā)生應力集中，這是由于此處發(fā)生了擠壓行為而導致應力的集中。（五）本章小結本章主要是對開挖過程模型計算結果進行分析，首先平衡地應力，本文采用的是ODB導入的方法，根據(jù)計算結果可知，平衡地應力與否對模型的應力基本不發(fā)生變化。但是平衡后的土體初始位移小了很多，從地應力平衡前后土體位移精度的比較可知，本文采用的地應力平衡方法適用可行。其次對開挖過程進行分析，土體在開挖過程中最大位移發(fā)生在挖土的中間，且位移隨開挖深度的加深而變大，土體的最大應力是跟土體建模大小有關，建模尺寸越大則最大力越大，這是由于地應力存在的原因，在支護附近，我們可以看出，當開挖深度較淺時，則開挖位置處的應力較小，但是隨開挖深度增大，則開挖土層根部就會發(fā)生應力集中，這是由于此處發(fā)生了擠壓行為而導致應力的集中。五、總結與展望本文的基坑屬于深基坑開挖，設計支護難度大，選擇合適的支護較為重要，本文首先對工作基坑支護方式進行調研，最終選取排樁加錨桿支護，其中排樁采用鉆孔灌注樁。然后進行土水平載荷、支點力、支點彎矩等進行計算，在這個基礎上并對配筋進行選取，本文選取的是16的配筋，箍筋選用8的螺旋箍。分別采用普朗得爾（prandtle）地基極限承載力公式和圓弧滑動條分法驗證本文基坑設計的承載力和整體穩(wěn)定性，根據(jù)驗算滿足設計要求?；赼baqus有限元軟件，建立基坑開挖模型，對基坑開挖進行過程進行有限元建模，以期驗證本文支護設計的合理性，根據(jù)有限元計算可知，本文設計的支護模型在基坑開挖過程中滿足設計要求。證明本文設計是可行的。由于時間有限，本文研究內容具有一定的局限性：1模型并未考慮基坑開挖過程中，相鄰支護之間的相互影響；2模型未考慮地下水，考慮地下水模型可以改善模型，使得模型更加符合工程實際。