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近年来,我国城镇化建设持续发展,人们对城市空间资源的开发利用越来越有效,深基坑工程成为城市高层建筑、轨道交通、大型市政设施等工程关键步骤,应用越来越广泛。但周边环境的日渐复杂、基坑变形要求严格、施工安全要求高等因素是深基坑未来面临重大挑战。基坑稳定受到多因素影响,目前绝大部分研究成果多为单独分析各影响因素对基坑稳定性的影响,缺少多因素调整条件下基坑变形及受力变化规律研究。本文通过总结基坑变形机理及相关研究成果,以实际工程为例,运用有限元数值分析、正交实验和现场监测等手段对基坑稳定性展开探讨分析。首先整理分析当前国内外研究现状及理论,通过建立三维数值模型,依据现场监测结果和数值计算结果总结探究基坑开挖变形规律,来验证三维模型的可靠性,其次制定影响因素变量方案,选取坑底最大隆起量、围护结构最大水平位移、坑外最大地表沉降量三组指标,运用控制变量法,分析各影响因素在不同调整条件下基坑变形规律,再进一步采用正交试验法,综合分析各因素耦合作用下对基坑稳定性的影响,并按照影响程度大小进行重要程度排序,最后结合数值模拟结果对基坑支护方案进行了优化。具体研究内容如下:(1)运用有限元软件对基坑开挖过程进行数值模拟,探究基坑变形及受力变化规律,确定了围护结构水平位移为“复合形”,最大值为17.72mm,距离桩顶13.08m;坑外地表沉降呈现“凹糟形”,最大沉降量位置离基坑边缘0.55H(H为开挖深度),最大值为11.72mm;第一道内支撑先受压力,而后压力逐渐增大但增幅不断减小。(2)整理分析现场监测数据,在数值模拟计算结果中提取与监测点相同位置处数据对比分析,结果表明:数值模拟计算与监测数据变化趋势基本一致但局部存在差异,并提出导致二者差异的原因,验证了三维模拟具有一定的参考性。(3)制定深基坑影响因素变量方案,选取土体模量、土体粘聚力、内支撑刚度、围护桩桩径及间距五个影响因素,基于控制变量法,以基坑坑底隆起量、水平位移、坑外地表沉降量最大值为考核指标,设计40组模拟试验,旨在探究各影响因素在不同调整条件下基坑变形规律。结果表明:除围护桩间距因素外,增强其余因素均能有效约束基坑变形。其中土体模量因素变化对基坑稳定性影响较明显,而围护桩间距变化对基坑稳定性影响偏弱,同时随着各影响因素变化程度的增加,其约束作用都存在明显上限。(4)针对实例工程,优化影响因素变量范围,建立五因素四水平的正交试验表,运用极差分析和方差分析对比探究正交试验计算结果,综合分析各影响因素耦合作用下对基坑稳定性的影响。综合考虑各考核指标计算结果,各影响因素按照影响程度大小排序为:土体模量、土体粘聚力、内支撑刚度、围护桩桩径、围护桩间距。(5)依据各考核指标下正交试验计算结果,结合工程实际情况,并基于经济效益等因素,对原支护设计进行优化,最终确定优化组合为:围护桩桩径0.6m、围护桩间距1.1m、内支撑刚度水平系数1.2倍。依据选取考核指标对比优化前后数值模拟计算结果,可以得出:优化后基坑变形显著减小,其中坑底隆起、围护结构水平位移、坑外地表沉降分别减小了15.3%、19.8%、24.5%,且优化后的设计方案适当减少围护桩桩径和提高了围护桩间距以达到提高经济效益的目的。图[70]表[21]参[65]