基坑有限元数值模拟的土体弹性模量取值分析

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1、云南大学学报（自然科学版），２０１５，３７（Ｓ１）：３０～３５ＤＯＩ：１０．７５４０／ｊ．ｙｎｕ．２０１５０ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹｕｎｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ∗基坑有限元数值模拟的土体弹性模量取值分析１，２２２２黄汉林，屈俊童，雷真，罗生明（１．广西华蓝岩土工程有限公司，广西南宁５３００００；２．云南大学城市建设与管理学院，云南昆明６５００９１）摘要：有限元数值模拟是预测基坑工程对周边环境影响的重要手段之一，然而数值分析方法中所使用的关键参数土体弹性模量常常不易确定，致使在有限元分析方法应用于实际工程分析中存在一定的局限性．分析了利用场地

2、岩土工程勘察报告中土层常用参数换算土体弹性模量的４种方法，给出了换算公式和图表供工程实际应用．并通过实例对４种方法得到的结果进行了对比分析，对有限元法应用于实际基坑工程分析有一定的参考和应用价值．关键词：数值模拟；弹性模量；剪切波速；压缩模量；基坑工程中图分类号：ＴＵ４７０文献标志码：Ａ文章编号：０２５８－７９７１（２０１５）Ｓ１－００３０－０６［３］近年来，随着越来越多的城市开挖地铁、超高关系，本文的主要研究内容是分析总结目前具摩天大楼拔地而起，不断出现超大超深基坑的开挖有参考价值的弹性模量换算关系，结合一个实际工案例，由中建三局承建的

3、武汉绿地中心项目基坑最程案例，主要考虑弹性模量的不同取值对支撑轴深开挖３５ｍ，全长９７０ｍ．这些地下工程多集中于城力、周边土体沉降计算结果的影响，得到一些有用市人口和建筑密集区域，周边环境复杂多变，一旦的结论．发生工程事故，会导致巨大的经济损失危害．因此，１应用弹性理论通过压缩模量Ｅ换算ｓ这就要求基坑工程做到信息化施工，准确地预测分析开挖对周边环境及土体的影响．在室内土工试验中，由侧限压缩试验的ｅ～ｐ有限元数值模拟分析是一种较好的预测土体曲线可以得到土体的压缩模量．从理论上可以运用［１］变形及沉降的途径．准确的岩土数值模拟分析最材料力学及

4、弹性力学理论推导出压缩模量与弹性重要也是最困难的部分是选取真实有效的土体物模量之间的关系．在侧限压缩试验中，σ为竖向应ｚ［２］理力学指标．力，侧向完全受限，所以：土体物理力学指标主要基于岩土工程勘察报ε＝ε＝０，（１）ｘｙ告．但是报告一般只给出由土工实验室有侧限压缩σ＝σ＝ξσ．（２）ｘｙｚ实验得出的压缩模量，并不能反映真实情况下土体运用三向应力状态下的广义虎克定律，根据式的弹性和塑性变形，且与实际情况误差较大．而对（１）、（２）得：数值模拟分析结果影响最大的是土体的弹性模量，σｘæσｙσｚöεｘ＝－μç＋÷＝０，（３）无法从勘察报告里直

5、接得出．根据《土工试验方法ＥèＥＥø标准》，土体的弹性模量可由室内静三轴或动三轴μξ＝，（４）重复压缩试验得出，但土体试样已受扰动影响，且１－μ静模量和动模量相差较大，不具有可比性和参考式中ξ为侧压力系数，可由试验测定．μ为土的泊松性，不能直接运用于分析之中．大量研究表明，土体比．弹性模量与自身其他物理指标有一定的数学函数再由式侧限压缩条件及式（４）得：∗收稿日期：２０１５－０３－３１基金项目：云南大学２０１３年度教育教学改革重点项目．作者简介：黄汉林（１９８９－），男，广西人，硕士，从事深基坑工程、边坡工程、桩基工程的研究工作．Ｅ－ｍａ

6、ｉｌ：ａｎｄｙ＿０３２７＠１６３．ｃｏｍ．第Ｓ１期黄汉林等：基坑有限元数值模拟的土体弹性模量取值分析３１２［３］æ１－２μö值．又如文献［４］，提出利用桩基沉降实测值反σç÷ｚè１－μø算土体弹性模量的方法．作者搜集了上海地区的６８ε＝，（５）ｚＥ根打入桩的试验结果，试桩地点遍布上海市，土质２１－２μ情况为分层软土．反算土体弹性模量时采用０．５的Ｅ＝１－μ．（６）极限荷载时的桩顶沉降实测值，反算标准是计算沉Ｅｓ降值与试验值相差小于５％．最后得出比例系数为式（６）给出了弹性模量和压缩模量之间的换２．５～３．５，可作为上海软土地区参考值．文献

7、［５］经算关系．土的泊松比一般在０．１～０．５之间，则换算过１０４组对比试验的统计回归分析，建立了武汉地系数在０～１之间，即弹性模量小于压缩模量．区淤泥质土、一般黏性土、老黏性土的Ｅ与Ｅ的经ｓ２应用经验公式换算验回归方程，最后得出比例系数为１．４６～２．２５，可作为武汉地区参考值．大量实际工程表明，土体的弹性模量是压缩模这种利用系数法确定土体弹性模量存在较为量的倍数关系，即可用如下公式来表示：显著的地区性和经验性．Ｅ＝αＥ，（７）ｓ３应用静力触探试验ＣＰＴ－ｑ或标准贯入式中α为比例系数，无特定值，根据类似工程经验ｃ而定．试验ＳＰＴ－Ｎ换算

8、实际上α的取值具有很大的差异性，随着土体静力触探是一种原位测试技术，主要适用于黏的性状、应力历史、侧限压缩试验条件不同而变化．性土、粉性土、砂性土．此法在不扰动土体的情况下以往学者的研究中大多