考虑土性和施工参数随机性的软土深基坑变形实用评价方法

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软土深基坑开挖引起的地层变形可能会造成基坑周边建(构)筑物的破坏。国内外学者已提出了若干评估深基坑变形的经验模型,其中KJHH模型应用较为广泛。KJHH模型能考虑土性参数和基坑尺寸的影响,但不能有效考虑土体超挖、支撑刚度和支撑架设位置等施工因素的影响。然而,实际深基坑施工中普遍存在超挖、内支撑位置不精准等问题,且钢支撑往往也因重复利用而产生刚度折减。在此情况下,KJHH模型预测结果与实际变形可能明显不符。因此,本文旨在考虑土性参数和施工参数对软土深基坑变形的影响规律,提出一种兼顾土性和施工参数随机性的软土深基坑变形实用评价方法,为软土深基坑变形评估和控制提供指导意义。具体工作包括:(1)采用FLAC3D软件,选取硬化土本构模型(PH模型),对典型软土深基坑案例进行数值模拟,得到了基坑开挖引起的地下连续墙侧移曲线和地表沉降曲线,数值模拟结果与实测数据吻合较好,验证了数值模拟模型的可行性。基于验证后的数值模拟模型,对软土深基坑变形问题展开了参数(主要包括土层超挖量、内支撑位置偏差大小、支撑刚度折减率等)敏感性分析。结果表明,超挖、内支撑刚度折减、内支撑位置偏差均会引起软土深基坑变形增大,且增大幅度较为明显,不可忽视。(2)针对考虑不同土性参数、基坑尺寸、超挖量、支撑位置偏差量和支撑刚度折减率的432组工况开展了FLAC3D数值模拟和KJHH模型理论分析。数值模拟和理论分析的对比结果表明,当存在超挖、内支撑刚度折减和支撑位置偏差时,KJHH模型会明显低估地下连续墙的最大侧移值。因此,对432组工况的数值模拟结果进行多元回归分析,建立了能综合考虑土性参数、基坑尺寸、超挖、内支撑位置和支撑刚度折减的修正KJHH模型。验证结果表明修正KJHH模型的预测效果良好。(3)引入模型偏差系数λ,分析了修正KJHH模型的模型不确定性。结果显示模型偏差系数的变异系数处在较低的水平,说明模型不确定性并不突出。基于修正KJHH模型和蒙特卡洛模拟,研究了土性参数和施工参数不确定性对修正KJHH模型计算结果的影响。结果表明,土性参数(Ei/σ’v和su/σ’v)的不确定性对修正模型计算结果的影响最为显著,但超挖等施工因素的不确定性对地下连续墙最大侧移的影响也较为突出,在评估软土深基坑变形风险时不容忽视。
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