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随着高层建筑的迅速发展和地下空间的开发利用,基坑工程越来越多,其开挖深度也越来越大。鉴于大量基坑工程集中在市区,施工场地狭小,施工条件复杂,因此,如何保证基坑工程的稳定性,就是一个具有重要实际意义的研究课题。 在充分考虑深基坑支护体系中支护结构、支撑结构、圈梁、腰梁和地基相互作用及共同变形的基础上,本文利用有限单元法,首先建立了深基坑变形和稳定分析的空间共同变形正分析方法。该方法具有以下特点: 1.计算所需的初始输入数据采用自动输入,并编制了相应的计算程序; 2.根据基坑开挖过程中支护结构、圈梁、腰梁和地基相互作用及共同变形所产生的实际位移方向及其大小来确定影响基坑变形和稳定的关键因素——作用在支护结构两侧土压力的状态、分布形式和数值大小,而不对其作任何预先假定。显然,上述土压力的确定方法要比目前其它方法更符合实际; 3.该方法不仅能够实时、动态地模拟基坑开挖全过程以及支撑和腰梁的设置,而且还能够确定出开挖过程中支护体系内力和位移以及作用在支护结构上的土压力的空间动态变化和分布; 4.该方法能够考虑地基地质条件的空间变化。 此外,本文还利用共同变形分析方法,对影响深基坑空间效应的诸多因素(包括基坑的平面尺寸效应、圈梁和腰梁效应、角撑效应、桩身插入深度和支撑刚度等)进行了深入探讨,并与目前常用的平面分析方法做了比较,指出了两者的区别及其适用性。最后,对内撑式支护结构进行了施工工况的模拟和计算,对开挖过程中土压力的变化、支护结构的位移和内力情况进行了讨论。 在前述正分析方法的基础上,结合岩土工程反分析基本理论,本文还建立了深基坑空间共同变形法的位移反分析方法。该方法能够利用基坑开挖过程中现场监测得到的位移信息,及时反分析出土性参数,并用于预测下一施工阶段支护体系的内力和位移。这为分析判断深基坑开挖过程中的稳定性提供了一种更为先进的方法,并且提高了深基坑信息化施工技术水平。与此同时,文中还对反分析中待反参数解的唯一性问题进行了讨论。 通过对不同支护形式(无支撑、单道支撑、多道支撑)的实际基坑工程的计算与广东工业大学工学硕士学位论文监测结果的比较,验证了本文方法的正确性和适应性。 本文提出的共同变形正、反分析方法己编制了相应的Fortran计算程序。