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近年来,我国城镇化进程涉及到越来越多深基坑开挖,由于这些基坑通常处于人口与建筑密集的区域,需要仔细评估其引起的周围环境变形。有限单元法是分析基坑开挖引起周围环境变形的有利工具之一,为广大设计人员与研究人员所接受。通常情况下,基坑的平面大致为长矩形,因而在分析时一般会忽略基坑的三维特性,把问题简化为一个平面应变问题以节省计算时间和资源。但是由于基坑坑角侧墙提供了额外的约束,拥有更高的系统刚度,坑角附近的变形和受力并不是平面应变状态,其变形响应往往更小,这对于小尺寸的基坑来说尤甚,这种现象被称为基坑开挖的坑角效应或空间效应。为了研究基坑开挖的坑角效应,本文拓展了平面应变比(Plane Strain Ratio,简称PSR)的概念与使用范围,以表征距基坑坑角各截面开挖响应的坑角效应。然后使用有限元程序Plaxis2D和Plaxis3D分别建立了二维平面应变模型和三维模型,讨论了各因素在自由场地和存在邻近桩条件下对坑角效应的影响。最后使用多元自适应回归样条函数(Multivariate Adaptive Regression Spline,简称MARS)方法对各项因素全面试验的计算结果进行总结处理,建立了用于预估PSR的MARS模型。研究结果有助于对相关从业者更好理解与预估坑角效应。本文具体研究工作总结如下:(1)将平面应变比PSR概念扩展,分别使用围护墙侧向位移(PSR_h)和地表沉降(PSR_v)来量化坑角效应,在此基础上讨论了基坑长度、宽度、深度,土体不排水剪切强度以及围护墙刚度对坑角效应的影响,结果表明坑角效应随基坑长度和不排水抗剪强度增大而减弱,随基坑宽度和围护墙刚度增大而增强。(2)使用嵌入式梁单元模拟桩,进一步考虑了存在邻近桩的条件下基坑开挖响应。先讨论了邻近桩与基坑的相互作用的平面应变表现,发现桩对基坑变形的屏蔽作用随桩-土刚度比增大而增强,随桩-墙距增大而先增后减;而桩自身变形随桩径与桩-墙距增大而减小。将平面应变比PSR概念再次扩展,用于桩响应(PSR_p)量化坑角效应,并发现邻近桩的存在几乎不影响PSR_h和PSR_v,而PSR_p曲线的曲率随桩-墙距增大而明显减小。(3)阐述了MARS方法的基本特点和建模过程,并给出了实例证明该方法逼近函数与处理岩土工程高维度非线性数据的能力。然后根据有限元全面试验的结果建立了用于预测PSR的回归模型并做方差分析(ANOVA)分解。最后通过额外有限元试验和工程实例监测成果证明了提出的MARS模型可以有效预测PSR。