涂康康 李仪琳
（南昌大学）
摘要：近些年来，深基坑工程支护形式多样化，不同类型的支撑体系对深基坑工程的稳定性作用效果不一，本文利用MIDAS/GTS NX数值模拟软件模拟研究三种不同水平内支撑形式对基坑开挖变形的影响，为今后基坑设计提供重要的参考意义。
关键词：深基坑；数值模拟；不同水平内支撑；
作者简介：涂康康，男，汉族，江西南昌，硕士研究生在读，研究方向基坑安全评价
引言
本文以南昌地区某深基坑工程为例，该基坑工程土层从上至下以此为：杂填土、粉质粘土、中砂、强风化泥质粉砂岩，基坑长50m，宽50m的正方形基坑，支护形式为SMW工法桩和水平方向布置的品字型钢管支撑，顶部布置一道冠梁，基坑开挖深度10m。现以该工程作为数值模拟案例，利用MIDAS/GTS NX有限元软件分别研究品字形、三角形、无连杆形三种类型水平方向的支撑体系下，基坑开挖下支护结构的内力以及变形。
1.数值模拟分析
该模型中的土体采用修正莫尔-库仑本构[1-3]，单元采用3D实体单元；SMW工法桩采用刚度等效原理等效为地下连续墙，采用2D板单元，冠梁、钢管支撑、连杆单元为1D梁单元模拟[4-7]。下图为不同水平内支撑结构形式的三维模型图
(a)品字形支撑布置 (b) 三角形支撑布置 (c) 无连杆形支撑布置
图1 不同水平内支撑结构形式布置三维模型图
2.数值模拟结果分析
去基坑西侧为研究对象，再不同水平支撑形式下，模拟开挖在坑底时支护桩的水平方向位移和基坑周边地表沉降结果如下图2.1和2.2所示。
图 2.1 不同支撑形式支护桩水平位移 图 2.2 不同支撑形式地表沉降值
由图2.1可知，三种不同支撑形式下SMW支护桩水平方向的位移变形在桩顶的位置变化不明显，这是由于在SMW工法桩桩顶的位置在有内支撑的的作用下，抑制住支护桩桩顶向基坑内部的位移，所以三种不同形式的支撑下在桩顶的位移变形没有差别。而三种支撑下支护桩的桩身位移变化曲线所呈现的变化趋势都大致相同，都是由支护桩的桩顶部开始向桩身中部位置水平方向的位移逐渐增大，随即由桩身中部至桩底位置水平方向的位移逐渐减小。三种不同支护形式下的SMW支护桩的桩身水平位移都在同一位置达到最大值，大约在-6.8m处，无连杆形、品字形、三角形SMW支护桩的桩身最大的水平位移值分别为6.7mm，6.2mm，5.6mm。在三种不同形式的内支撑下，SMW支护桩的桩身水平位移在桩的底部处基本无变化，这是由于SMW工法桩插入土体的所在土层为岩石层，很大程度上限制了了支护桩的移动，因此在三种不同支撑形式下的支护桩在桩底部位移基本无变化。
由图2.2可知，在不同的水平内支撑形式下，基坑周边地表沉降变化曲线所呈现趋势大致一样，并且地表沉降的最大值所在的位置都在距离基坑边缘5m处，无连杆形、品字形、三角形三种支撑形式的最大沉降值分别为3.13mm，2.79mm，2.2mm。三种不同的支撑形式下地表沉降最小的为三角形支撑。
3.小结
本文以南昌地区某深基坑工程为例，利用MIDAS/GTS有限元软件数值模拟分析了三种不同形式的支撑体系下基坑开挖变形情况，主要得到了以下结论；
（1）这三种不同水平方向的内支撑形式下，SMW支护桩的桩身水平方向的位移曲线变化趋势大致相同，都是由支护桩的桩顶部开始向桩的中间位置逐渐增大，再由支护桩的中间位置向支护桩的底部位置逐渐减小。支护桩身的水平位移都在-6.8m左右吃达到最大值。三角形内支撑布置水平方向的位移最小，无连杆形支撑布置水平方向的位移最大
（2）这三种不同水平方向的内支撑形式下，深基坑周边的地表沉降变化曲线趋势大致相同，沉降的最大值的位置所在位置距离基坑边缘大约5m处，沉降值最小的为三角形内支撑布置，最大的为无连杆形支撑布置。
（3）在基坑支护设计中，为保证基坑稳定性，优先选用三角形内支撑布置可以很大程度上减小基坑开挖变形。
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