本文结合重庆市合流污水顶管工作井深基坑围护开挖的具体实践,利用理论分析、数值模拟、现场实时监测等手段,以土与支护结构相互作用稳定性为研究核心,对深基坑开挖过程中引起的土层位移、地表沉降、土压力的分布规律以及支护结构的位移、应力改变等相关内容进行了全面深入的研究,取得了一些有创见性的成果。 从理论上分析了深基坑围护开挖土与支护结构的相互作用机理,说明在基坑的长高比 B H<5的情况下,支护结构后缘土体存在着明显的土拱效应,发生了应力迁移,改变了土体的应力状态,并且分析了应力状态改变的原因,提出了“主应力拱形圈”的概念。根据土与支护结构的作用机理,建立了空间状态的力学模型及其表达式,以及在此情况下的主、被动土压力的表达式。 运用大型的工程软件 FLAC3D 进行了数值模拟,模型以现场室内试验、施工工艺、施工工序为依据建立起来的,充分考虑了分层开挖效应。分析了土与支护结构在空间性状下的位移场与应力场的变化规律,证实了深基坑开挖过程中土拱效应的存在,并且分析了“主应力拱形圈”的存在形式及其在开挖过程中的运动变化规律。 通过对重庆市合流污水管道工程的深基坑工作井的现场实时监测,分析了小断面深基坑开挖过程中土压力分布规律、地表沉降变形规律、支护结构水平变形规律以及支护结构的应力变化规律等,说明支护结构后缘土体中存在着明显的空间效应。 运用反演分析的方法,通过数值模拟与现场实时监测成果的比较分析,说明了所选土体模型力学参数的合理性,同时为优化支护结构设计提供了可靠的科学依据。