第１卷第４期
２ ０ ０ ９年７月 南 阳 理 工 学 院 学 报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＡＮＹＡＮＧ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖｏ１．１ ＮＯ．４
Ｊｕ１．２００９
某深基坑开挖过程的三维数值分析
杨庆年 ，尹晓清 ，张慧淼
（１．南阳理工学院土木工程系 河南南阳４７３００４；２．中建七局第四建筑有限公司 河南郑卅Ｉ ４５００００）
摘 要：本文运用有限差分软件ＦＬＡＣ 对某地铁车站基坑开挖与支护进行了模拟计算，分析了基坑开挖过程中围 护结构变形、坑底隆起、地表沉降和相邻高架桥桩体的变形规律。结果表明：在深厚的粉细砂层中，地连墙变形有 明显的“踢脚”现象；基坑由于开挖卸荷会导致明显的基坑隆起；坑外地表沉降影响范围主要在开挖深度的一倍范 嗣内；基坑开挖也会引起相邻高架桥桩的侧向变形，最大侧移发生在开挖面附近。计算得到的地连墙和高架桥桩 的侧向变形规律与已有文献的实测沉降规律基本一致，验证了计算结果的正确性。分析结果为类似工程设计与施 工提供了有益参考 关键词：基坑开挖；数值模拟；变形特性；地连墙 中图分类号：ＴＵ４７３．２ 文献标识码：Ａ
０前言
基坑工程除了要保证基坑的整体性和支护结构
的稳定安全外，还必须确定支护结构变形和基坑内
外地层的变形，这样才能合理评估基坑施工对周围
环境可能造成的不利影响，采取相应的工程措施，确
保基坑施丁的顺利进行，从而实现基于变形控制的
基坑设计 。由于在深基坑施工过程中，支护结构
与土体相互作用，不断调整自身受力与变形，使基坑
内外土体保持稳定或失稳状态，这是一个机理复杂
的力学过程 。对其进行相关的数值模拟和分析，
无疑对于提高深基坑的设计理论、施工水平有着积
极的意义。以往的计算方法主要有等值梁法、太沙
基法、山肩邦男法、弹性粱法、弹塑性法等。随着计
算机技术的发展及广泛应用，数值分析方法也成为
基坑施工过程模拟计算的重要工具 。本文以与
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地铁车站深基坑变形规律的三维数值模拟分析
刘均红
（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京１０２６００）
摘要：以西安地铁某大型车站深基坑工程为背景，采用现场监测与三维数值模拟相结合的方法，研究了开挖 过程中地铁车站深基坑的变形规律。结果表明，围护桩的变形直接关系到基坑的稳定和安全；开挖使得基坑周围 土体下沉，地表沉降呈抛物线型；计算结果与监测结果基本一致，运用ＦＬＡＣ 数值计算方法研究深基坑的变形规
律是可行的、可靠的。
关键词：地铁车站；深基坑；变形规律；数值模拟 中图分类号：Ｕ２３１．４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７３—６０５２（２０１１）０７—００５５—０４
城市地铁建设的全面铺开带来了深基坑工程的
飞速发展，深基坑工程是一个复杂的综合性岩土工
程问题，几乎涉及到岩土力学与工程的各个方面。
深基坑开挖不仅要保证基坑本身的安全，而且要有
效地控制周围地层移动以保护周边环境。本文以西
安地区某大型地铁车站深基坑工程为背景，采用现
场监测和数值模拟相结合的方法研究了开挖过程中
深基坑的变形规律，以期为该地区类似深基坑工程
的信息化施工提供参考。
１ 工程简介
１．１ 工程概况 拟建地铁车站位于西安市碑林区交通要道，沿
南北向路中布置，北端距离护城河１３０ｍ左右，为地
下二层岛式站台车站。车站标准段结构宽２０．５ｍ，
高１２．８６ｍ，顶部覆土３．６ｍ左右，有效站台的中心
里程为ＹＤＫ１４＋６１１．９６２，中心轨面高程为
３９０．２１５ｍ，长度为１８８．Ｏｍ。主体围护结构范围总 长１９０．２０ｍ，宽２２．５０ｍ，基坑的开挖深度为轨排段 ｌ７．５—１８．５ｍ，其余部分１６．５—１７．０ｍ。按设计要
求，车站轨排段及标准段围护结构安全等级为特级，
加宽段为一级。在车站主体东西两侧共设４个出入
口，以及１个风亭和１个隐藏式冷却塔。
１．２ 围护结构设计方案
根据车站的工程环境和周边规划情况，决定采
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第5卷 第3期 地下空间与工程学报Vol.5 2009年6月 ChineseJournalofUndergroundSpaceandEngineeringJun.2009 渗流场-应力场耦合作用下基坑三维数值分析3姚燕雅1,2;陈国兴1(1南京工业大学岩土工程研究所,南京210009;2.无锡城市职业技术学院,江苏无锡 214063)摘 要:通过某基坑工程实例,采用ABAQUS软件对基坑降水开挖过程进行了三维数值分析,得到了基坑的渗流场分布以及基坑围护墙的水平位移、坑后土体和道路地面的地表沉降的分布规律,并将数值计算结果与实测值进行了比较,两者规律一致,但不考虑渗流作用的结果明显是偏于不安全的。研究表明,ABAQUS软件用于渗流场-应力场耦合作用下基坑工程的数值模拟是可行的,能反映较真实的基坑渗流与变形情况,能够为工程设计与施工提供正确参考。关键词:深基坑;耦合作用;渗流场;沉降中图分类号:TU432 文献标识码:A 文章编号:1673-0836(2009)03-0499-06Three2DimensionalNumericalAnalysisofDeepFoundationPitConsideringtheEffectofSeepage2stressFieldsYAOYan2ya1,2,CHENGuo2xing1(1.InstituteofGeotechnicalEngineering,NanjingUniversityofTechnology,JiangsuNanjing210009,China;2.WuxiUrbanVocationalTechnologyInstitute,DepartmentofArchitecturalEngineering,Wuxi214063,China)Abstract:BasedonABAQUSsoftware,the3-Dnumericalanalysisisappliedtoonepracticaldeep-founda2tionpit.Thedistributionlawsoftheseepagefield,thewall’shorizontaldisplacement,thesoil’ssettlementandtheroad’ssettlementareallobtainedfromtheanalysis.Accordingtothecomparativeanalysisbetweenthecalculatedvalueandthemeasuredvalue,itcanbeknownthatthecalculatedvalueconsideringseepageiswellinaccordancewiththemeasuredvalue,thoughthecalculatedvaluewithoutconsideringseepageislessthanthemeasuredvalue,thisresultisunsafe.TheanalysisshowsthatABAQUSsoftwarecanbeusedtosimulatethedeepfoundationpitunderthecouplingeffectofseepagefieldandstressfield,anditisreasonable,feasible,andcanprovidesomecorrectrefer2encestoengineeringdesignandconstruction.Keywords:deep2foundationpit;couplingeffect;seepagefield;settlement1 引言随着城市建设的发展,各类用途的地下空间已在世界各个大中城市大量涌现。有限的城市地下空间已不能满足人们日益增长的工作和生活需要,于是人们开始向高空和地下寻求发展空间。目前,各类高层建筑和地下工程诸如地铁、地下商场、地下民防等不断新建,并由此产生了大量的深大基坑工程。在地下水位埋藏较浅的地区开挖基坑时,如果采用坑内井点降水或明沟排水时,由于坑内外的水头差较大,地下水将在坑内外水头差的作用下发生渗流。地下水的渗流将对基坑稳定及周围环境产生很大影响,已引起了极大的关注[1～12],然而由于渗流场的复杂性,对基坑工程中的地下水渗流研3收稿日期:2008212215(修改稿)作者简介:姚燕雅(1982-),女,江苏常熟,硕士研究生,主要从事岩土工程中基坑开挖稳定性分析和地下水渗流的数值模拟。E2mail:yanya_1982@
第１１卷第４期 ２ ０ １ ３年８月 水利与建筑工程学报 ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｅｎ ｎｅｅ血ｌｇ Ｖｏ１．１１ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．，２０１ ３
ＦＬＡＣ３ Ｄ在深基坑工程开挖中的数值模拟分析
冯 勇 ，李 平２，姜春艳
（１．新疆农业大学水利与土木工程学院，新疆乌鲁木齐８３００５２； ２．河海大学岩土工程科学研究所，江苏南京２１００９８）
摘要：使用ＦＬＡＣ３Ｄ三维快速拉格朗日差分程序，对中天广场深基坑支护工程的开挖与支护进行了数 值模拟研究，模拟结果显示基坑内土体沉降随着基坑开挖深度的增加而加大，基坑底部隆起位移也是随 着基坑开挖深度的增加而加大，基底中部的隆起量最大，靠近基坑壁处较小；基坑土体水平位移同样是 随着基坑开挖深度的增加而加大，基坑壁向坑内的水平位移变化趋势仍然是中间部分最大，边角处最 小，而且基坑壁的长边由于开挖的范围相对较大，其变形量相对于短边也增大，这充分体现了基坑开挖 过程中的时空效应，数值模拟计算结果可以为工程设计提供指导和参考。 关键词：ＦＬＡＣ３Ｄ；深基坑；位移；数值模拟 中图分类号：ＴＵ４７０ ．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２＿ｌ１４４（２０１３）０４—０ｏ１７—０４
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＦＬＡＣ３Ｄ ｉｎ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ Ｄｅｅｐ
Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｐｉｔ Ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ
ＦＥＮＧ Ｙｏｎｇ ，ＬＩ Ｐｉｎｇ，ＪＩＡＮＧ Ｃｈｕｎ．ｙａｎ
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＷａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ ａｎｄ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｕｒｍｕｑｉ， 懒ｇ ８３００５２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｏｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００９８，Ｃｈ／ｎａ）
