基坑開挖對鄰近任意角度建筑物影響的有限元分析

（廣東核力工程勘察院 廣東廣州510800）

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當前我國經濟的迅速發展，各大城市對于基礎設施的建設投放力度比較大，隨處可見每個城市都有一定的工程。這些工程的建設，在對于選址打地基都有一定的要求。在基坑開挖的問題上，要關注周邊的地質情況再進行一定的挖掘。本文就是圍繞基坑開挖對鄰近任意角度建筑物影響的有限元分析，針對基坑對建筑物的影響，采取最合適的方式進行工程建設。

基坑任意角度建筑物

對于建筑物的建設，施工隊伍要保證工程的質量，在進行施工的時候就要合理的去考慮怎樣施工才能不出現坍塌等現象。建筑物建設的過程中，既要滿足人們對于美觀上的需求，更要保證人們的生命財產安全。所以在基坑開挖的時候，如果周邊有鄰近建筑物的時候，要考慮基坑的開挖是否會影響建筑物發生變形，要合理進行估算保證基坑開挖減少對建筑物的影響。

1 有限元的模型

在基坑開挖對鄰近任意角度建筑物影響的分析的時候，首先要對其進行一個模型的模擬實驗。這樣進行分析可以使數據更加的精準，在建設的過程中能夠避免一些事故的發生。

首先就是應該對基坑進行一定的分析，要了解基坑開挖的深度，對于基坑周圍的地質環境要進行一定的勘測，使其內部的結構與土地之間能夠有一個緩沖點。在進行模擬的時候，要考慮施工過程中建筑物是否會位移。對于基坑周圍的建筑物進行模型試驗，看看建筑物在受外力的時候自身的承載力是否會使基坑變形。在對基坑進行挖掘的時候，要考慮到挖出的層面，通過挖掘會不會產生一定的松動情況，造成基坑周圍的地質不堅固。

在對基坑進行模擬的時候，可以對基坑的支撐采用板單元進行試驗。這樣試驗可以避免坑外土體位移受到支撐不均勻布置的影響，通過這樣的模擬形式就可以了解到基坑開挖對鄰近任意角度建筑物的影響。可以集中解決在開挖過程中給建筑物帶來的影響，減少對建筑物損壞的可能性。

除了要了解基坑的狀況外，還要了解土質的情況。對基坑周圍的土質進行采集，然后運用到模擬實驗中，考慮土質的硬化程度。根據硬化程度來了解，在進行開挖的時候土質是否會遭受重大的影響。對于土質的分析可以了解到基坑周圍的堅固性，對任意角度的挖掘是否可以進行，如果土質比較松軟，就不適合進行任意角度的挖掘，這會給建筑物帶來一定的影響，如果土質比較堅硬就可以考慮對其進行一定的挖掘。

在挖掘的時候要考慮到建筑物的構造，對建筑物使用什么樣的材質進行考察，了解建筑物整體的高度，下面的地基有多深，建筑物的房梁在什么方位，哪些柱子主要支撐著建筑物，通過這些就可以考慮到建筑物與土質之間的位移關系，看出是否會對建筑物有影響。

2 基坑開挖周圍因素的考慮

沒有建筑物的時候，基坑的開挖也會有一定的影響。通過實驗我們可以了解到土體的剛度與應變有著重要的關系，尤其是當土體發生極小應變時，土體的剛度遠遠高于實驗時候的剛度。對于我們要進行的基坑的挖掘，一定的實驗土體一般是保持在一定的范圍內，土體的剛度與應變的大小在實驗中沒有得到相應的體現。所以如果對剛度與應變的關系進行忽略的話，就會導致在實際工作中對基坑進行挖掘的時候產生一定的誤差。

根據實驗，在對基坑開挖進行有限元分析的時候，如果不考慮到應變大小這一因素的話，就會使坑外沉降分布范圍比較大。這樣就會在無形之中對基坑周圍的建筑物會產生一定的沖擊，讓人們低估了其對建筑物的變形因素，所以對基坑進行開挖的時候要把應變的大小考慮進去。

基坑在開挖的時候，要考慮到角度的問題。由于建筑物在建造的過程中都有自己的角度，與基坑的距離又都不同，所以在沉降的分布上也不同。所以要對建筑物的角度進行一定的分析，通過分析我們可知建筑物墻體的沉降對于坑外土體的沉降影響不大。建筑物的沉降與沒有建筑物的沉降在曲線的變化上基本保持一致，但在坑外沉降的頂點和底點的位置上就會有一定的沉降，主要是建筑物本身的承載力就會隨之時間的推移進行下沉。

通過對比不同角度的建筑物的下沉，建筑物墻體與基坑邊緣的夾角越大，建筑物對坑外土體的沉降作用就會增大。當建筑物垂直于基坑邊緣的時候，建筑物對坑外土體沉降的作用就最小。由此可見，建筑物自重作用下，建筑物的沉降就會比沒有建筑物的沉降值大，而且隨著建筑物與基坑的夾角增大，建筑物自重的影響對坑外土體的增大逐漸的減小。對于建筑物因基坑開挖產生的變形進行考察，會發現建筑物離基坑較近的時候，建筑物就會有不同程度的變形扭曲的情況。所以在對基坑進行開挖的時候，要考慮到周圍建筑物沉降的因素，對其進行合理的挖掘。

3 基坑對建筑物的影響

建筑物與基坑呈現不同角度的時候，建筑物的沉降分布主要還是取決于地面的沉降變化。如果沉降線一直與基坑保持平衡，就不會給建筑物帶來一定的影響。當建筑物的墻體與基坑不垂直的時候，就會導致建筑物產生一定的扭曲。建筑物達到沉降的最低點和最高點的時候，建筑物就會產生明顯的扭曲。所以在進行開挖的時候，要對基坑周邊的情況進行不同的分析，了解它對建筑物的影響。

4 結論

綜上所述，通過模型進行模擬試驗，可以讓我們更好的了解到基坑挖掘對建筑物的影響。建筑物與基坑之間的距離也是影響建筑物的因素之一，當建筑物的土體沉降曲線的扭曲程度較小的時候，建筑物的扭曲變形與扭轉變形在一定程度上是較小的。所以在進行基坑的挖掘的時候，要考慮到基坑周圍的一些環境因素。建筑物的變形與建筑物本身的結構、建筑物與基坑之間的距離、地質條件等都是有關系的，所以在進行基坑挖掘的時候要分層次進行考察，根據實際的情況進行開挖的工作，保證工作在進行的時候能夠減少差錯。

[1]鄭剛,李志偉.基坑開挖對鄰近不同樓層建筑物影響的有限元分析 [J].天津大學學報,2012,09:829-837.

[2]李志偉,鄭剛.基坑開挖對鄰近不同剛度建筑物影響的三維有限元分析 [J].巖土力學,2013,06:1807-1814.

[3]李志偉.軟土地區深基坑開挖對鄰近建筑物影響的三維有限元分析 [D].天津大學, 2011.

基坑開挖對鄰近任意角度建筑物影響的有限元分析

■張帆 邢旭亮

TV5[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-233-1

邢旭亮（1988～），男，碩士，助理工程師，研究方向為巖土工程。