軟土深基坑土體本構模型適用性及參數敏感性分析

曲 強 李昊波

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司,北京 100055)

在鄰海軟土地區,軟土深基坑工程數量日趨增加,特別是在城市繁華地帶,周邊環境極其復雜[1-3],如何減小基坑施工對周圍建筑物的影響,成為一個工程難點。 基坑支護結構不僅要保證支護體系自身安全,還須嚴格控制基坑周邊地層變形,尤其是坑后地表沉降[4-6]。 因此,如何準確預測坑壁水平位移、地表沉降,以及支護結構自身安全,是支護結構設計、施工、保證基坑自身及周邊環境安全的關鍵問題[7]。

近年來,數值計算方法已成為基坑工程設計與分析的常用研究手段,土體本構模型及參數的選取十分關鍵[8]。 合理的本構模型既能反映基坑變形的主要特點,又不能過于復雜以致降低實用性[9-10]。 已有學者對其進行相關研究,蔣明鏡等用Flac3D模擬Mohr-Coulomb 模型和Drucker-Prager 模型對基坑開挖中的影響,結果表明,這兩個本構模型雖然對其變形演化過程無法描述,但對基坑開挖過程中土體的復雜應力發展能較好反映[11];POTTS 等將不同本構模型計算的變形結果與實測資料的對比研究,指出適用于特定工程土體環境的本構模型[12-13];THORNTON 分別研究在沙土中松崗元屈服準則和拉德鄧肯屈服準則的適用情況,認為拉德鄧肯屈服準則更適用于砂土[14];YAO 等基于特定應力路徑下的室內試驗,討論一些本構模型在砂土中的適用性[15-18];羅汀等提出砂土的應力路徑本構模型,可以合理地模擬復雜應力路徑的應力-應變關系,而且模型表達簡單,對試驗結果預測得較好[19-20];MATSUOKA 等利用變換應力三維化的方法對模型進行三維化,研究的三維本構模型適用于多種應力路徑[21-24]。……