深基坑支护结构内力与变形研究进展(专业论文)

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1、科学技术与工程Vol.12No.21Jul．2012第12卷第21期2012年7月1671—1815(2012)21-5242-07ScienceTechnologyandEngineering2012Sci.Tech.Engrg.建筑技术深基坑支护结构内力与变形研究进展王晓楠王建良(中国有色金属工业昆明勘察设计研究院，昆明)摘要深基坑支护结构内力与变形研究已经成为岩土工程研究中的一个新领域。介绍了深基坑支护结构内力与变形的国内外研究现状，阐述了支护结构与岩土体相互作用、支护结构内力与变形计算方法和支护

2、结构内力与变形监测研究进展，对目前深基坑支护结构内力与变形研究存在的一些主要问题进行了探讨，并提出以后的发展方向。关键词深基坑支护结构中图法分类号TU473.11;内力变形相互作用计算方法监测文献标志码A国外对基坑支护结构研究有较早的历史，早在20世纪中期，Terzaghi和Peck根据地铁支护结构的实测资料，提出著名的Terzaghi-Peck表观土压力理论［1—3］，这个理论后来被很多国家的基坑支护设计广泛采用。而在中国，基坑工程从20世纪80年代开始兴起，由于高层建筑地下室建设和地铁工程建设的需要，

3、出现大量的基坑工程。基坑工程本身涉及岩土和结构工程，且在当时，在很多情况下，基坑支护结构属于临时工程，最终没有得到重视，基坑支护结构的受力计算和理论研究一直没有形成系统。在20世纪末期，随着中国的城市化进程飞速发展，掀起基坑工程热潮。随着基坑开挖深度的增加，以及工程事故的发生，基坑支护结构研究才引起建筑工程界的重视。之后，深基坑支护结构研究得到长足的发展和重视。开挖深度大于或等于4m的基坑为深基坑，深基坑进一步划分为:稍深基坑(4m≤H≤6m)、中深基坑(6m＜H≤13m)、颇深基坑(13m＜H≤18m)

4、、甚深基坑(18m＜H≤23m)、特深基坑(23m＜H≤30m)和超深基坑(H＞30m)［4］。基坑支护是指用于支护垂直岩土坡的桩、墙及支撑或锚杆等组成的支护结构。诸多学者对有关深基坑支护结构研究进展做了分析，如丁翠红［5］等对深基坑支护结构土压力分布规律及土压力计算方法研究进展进行综述，并分析其中存在问题及今后研究方向;刘艳军［6］等介绍深基坑变形控制的国内外研究现状，阐述了基坑变形机理，分析和探讨了基坑变形设计计算方法、基坑变形预测方法和基坑工程施工监测，对目前深基坑变形控制存在的一些主要问题和发展趋

5、势进行了探讨;范建［7］等则对基坑变形预测方法做了概述。最近十年，深基坑支护结构研究有了长足的发展，但未见文献分析目前深基坑支护结构内力和变形研究概况，本文将从以下三个方面开展此项工作，并分析当前研究存在的问题和未来研究方向。1支护结构与岩土体的相互作用深基坑开挖及支护不仅涉及岩土力学中典型的变形、强度和稳定性问题，还涉及到支护结构与岩土体的相互作用问题［8—12］。支护结构与岩土体的相互作用是影响支护结构内力与变形的重要因素。因此，深基坑支护结构计算要考虑基坑周边一定范围内岩土体与支护结构的协同作用。深

6、基坑工程是一门系统工程，支护结构类型多，目前主要有钻孔灌注桩、土钉强、钢板桩和地下连接墙等［13］。不同支护结构体系与岩土体的相互作用机制不同。因此，本文从以下三个方面阐述支2012年4月9日收到第一作者简介:王晓楠(1965—)，女，高级工程师，研究方向:地质勘查与地质灾害防治研究，E-mail:kmust2012@163．com。21期王晓楠，等:深基坑支护结构内力与变形研究进展5243或大范围的无摩擦接触和粘着接触［34］。Johnson于1985年在专著中讨论弹塑性体和黏弹性接触问题。由于解析方法

7、研究接触问题的复杂性，一些复杂接触问题始终没有得到解决。护结构与岩土体相互作用。1.1土压力土压力问题是土与结构物相互作用的结果，是岩土工程的基本问题，也是岩土工程设计中首要确定的内容。传统的支护结构设计理论仅考虑三种极限状态下的土压力，即主动、被动和静止土压力，这些古典土压力理论的完全弹性、平面滑裂面和墙背光滑等假设导致计算结果与实际情况相差甚远［14］。认识传统土压力理论的缺陷后，很多学者对土压力计算方法进行了改进:用极限分析方法研究古典Coulomb直线破坏机理问题［15，16］;考虑土拱效应的土压

8、力理论研究［17］;考虑开挖卸荷影响的土压力［18、19］和考虑墙面摩擦效应的土压力研究［20］;考虑多种影响因素的土压力研究［21］;从地基强度理论方面研究土压力系数［22］;考虑水压力的土压力以及关于水土压力分算与合算问题研究［23—25］;从概率角度研究岩土体参数对土压力的影响［26］;被动土压力理论研究［27，28］等等。支护结构设计的静力平衡法、等值梁法和杆系有限元数值模拟方法都是将土压力视为外力形式作用于支护结构［