基坑工程中土与支护结构相互作用及边坡稳定性数值分析

陈旭元

摘  要：基坑工程是一项综合技术工程，不仅涉及到力学分析问题、钢结构支护问题、地质分析问题，还要对土层的结构强度以及土与支护结构的相互作用进行全面的分析。基于此，该文主要介绍土与支护结构相互作用，探讨建筑工程当中基坑工程的支护问题，逐渐提高饱水软土地区支护结构的稳定性，并从定量分析的角度，探讨支护结构的相互作用，以提高整个支护结构设计的稳定性程度。

关键词：基坑工程  支护结构相互作用  边坡稳定性

中图分类号：TU43   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）10（c）-0045-02

从目前基坑工程的进展情况来看，其覆盖范围越来越广，涉及到多种建筑技术、工程技术。由于我国处于多种版块运动的交界地带，很多地区土层结构比较复杂，因而在实际的建筑工程施工过程当中，主要采用支护基坑技术进行相关领域的施工。

1  基坑工程中途与支护结构的相互作用

随着我国经济飞速发展，工业化与城市化进程不断加快，高层建筑不断涌现。智慧城市与智能建筑的发展，对于建筑工程的要求越来越高，因而很多企业在进行基坑工程施工的过程当中，不断学习国外的先进支护技术，在进行一些难度比较大，土层结构比较复杂的基坑工程过程当中，利用稳定性分析方法，对土与支护结构的相互作用进行系统分析，探寻典型性强度破坏原因，探讨最大基坑的变形问题，等等。

除此之外，技术人员还运用加固结构施工技术，对于深基坑施工过程当中的一些特殊结构进行静力分析，尤其是分析土与支护结构之间的相互受力关系，运用更加专业的仪器设备，对于支护结构进行智能传感检测，通过硬件技术与软件技术的提升，促进深基坑施工工程得到迅速发展。

2  基坑工程中边坡稳定数值分析技术的应用

深基坑施工工程属于岩土工程的一个经典分析类目，在建筑行业当中有着非常广泛的应用。通过对深基坑工程的细土研究，我们可以计算稳定性分析问题，找寻在不稳定土层施工过程当中的一些影响因素，通过全面监测与系统分析，逐渐提高建筑工程的稳定性系数，不断推进深基坑工程技术的发展。

2.1 土与支护结构接触面分析

在深基坑土与支护结构接触面的切向本构关系分析当中，技术人员主要采用双曲线非线性弹性模型，对于土与支护结构的相互作用关系，进行系统刚塑性判断。

这种判断方式优于传统的双曲线非线性判断模型，可以更准确地表达出土与支护结构之间的塑性流动变形情况。通过这种非线性弹性模型，构造出一个新的刚塑性模型计算关系。更加直接地反映出土与支护结构之间接触面的变形破坏机理，从而为后期的模拟结构，提供有效的数据支撑。利用这种接触面的计算力学模型，可以将深基坑工程当中，无厚度接触面单元和有厚度接触面单元进行拆分计算，从而提高整个相互作用分析的精准化程度。

2.2 岩土工程存量计算

在实际的深基坑工程当中，工作人员需要对岩土工程的存量情况进行计算，尤其是土与支护结构接触面的物理线性计算与双重线性计算。目前，主流的方法是采用非线性数值解法，对于土工双重非线性问题进行优化模型分析，通过比较数值分析方法、稳定性挖掘分析方法，形成一套比较稳定的边坡分析模型，从而计算支护结构的强度折减弹性。通过这种非线性数值解法，对土工双层线性问题进行广义上面的扩散，从而进行更加精准的边坡稳定性评判。

技术人员可以采用天然边坡、人工切坡的分类模式化计算方法，对于稳定性分析进行合理化测算。通过现场施工过程当中，支护结构上安装的智能传感器上传的一些广义塑性分布区域数据，来进行流程的优化与系统稳定性分析的升级。

2.3 计算程序的编写

目前在土与支护结构相对稳定数值计算的过程当中，主要采用C++程序进行语言对象的编写，通过这种理想塑性接触面模型的绘制，实现土工双重非线性问题的有限元参数分析。

这种程序语言具有较强的前后数值处理能力，可以与大数据技术和云计算技术结合在一起，运用彩色的等值线，绘制出三维动态展示模型，同时，通过这种基坑开挖与支护变形分析，还可以全面地掌握土与支护结构相互之间的工程力学关系，通过施工与加载过程当中各种物理变化量的优化计算，提高整个计算的准确能力与数值分析精确性。

2.4 数值分析的注意要点

在进行计算的过程当中，工作人员要结合基坑结构的具体支护条件进行系统分析。

2.4.1 提高安全保障性能

大部分基坑的支护结构都是临时的，在进行搭建的过程当中，安全储备的数值通常比较小，具有很大的不确定性风险因素。在进行监测的过程当中，工作人员要保障所有的应急处理设施到位，在发生风险的情况下，可以第一时间抢救人员与设备，保障检测的数据安全有效，并通过合理的备份方式，提高整个数据分析的自动获取能力。

2.4.2 流动性分析

基坑工程具有非常强的区域性与流动性，不同的地区适应的分析方法差别很大，因而技术人员要根据工程地质的具体条件、水文条件、气候条件等，设计合理的基坑工程检测办法，尤其是对于基坑支护结构进行系统分析，掌握所有的施工与开挖方式，是否与目前的计算模型相匹配，不可以生搬硬套其他基坑支护结构的稳定性分析方法。

2.4.3 综合性分析

基坑工程是一项涉及方面非常广的综合性工程，技术人员在进行测算的过程当中，不仅要掌握系统的岩土工程知识，还要对整个建筑工程的结构问题、材料问题、地址问题、设计问题进行全面的掌控，通过设计图纸与建筑工程数据库当中的一些具体项目进行全面的分析，从而综合得出优化结论。

2.4.4 土压力分析

土压力计算是基坑设计过程当中的关键性问题，目前建筑工程采用的主流土壓力计算方式是郎腾土压力理论和库伦土压力理论，这两种压力计算方式，分别适应于不同的实际基坑工程情况[3]。在具体计算的过程当中，工作人员要从地基强度、水压力角度进行全面的挖卸载影响参数分析、充分考虑墙面摩擦力、被动土压力等，在必要的时候，可以采用静力平衡方法、等值梁法等相关解析方法，对于基坑支护结构的装结构、板结构、管结构、墙结构进行模块式土压力分析计算。

2.4.5 土与支护结构相互作用分析

应用有限元分析方法，采用连续计算方式，在基坑开挖的过程当中，将土体与支护结构作为一个连续的整体来进行数值的计算，整体上计算土体与支护结构的开挖荷载能力、支撑能力、锚固能力以及在开挖过程当中，受到的不同方向的外力。将这个整体的弹塑性体进行全面的二次规划，通过非连续问题转换方法，对于计算过程当中土与结构的接触面进行优化测试。

3  结语

综上所述，土与支护结构的相互作用以及边坡稳定性分析，是目前基坑工程当中的重要项目。从该文的分析可知，研究数值的计算，有利于从精细化的角度看待目前基坑工作的施工要求变化。因而，我们要加强基坑监测过程当中的数值分析与数据计算，提高基坑工程的精细化程度。

参考文献

[1] 李伟.高层建筑施工中深基坑支护施工管理的相关对策[J].建材与装饰，2019（19）：122-123.

[2] 罗振宇，李春清，曾凡静.基于ABAQUS基坑支护数值模拟与实测数值研究[J].科技创新与应用，2019（20）：44-45.

[3] 廖霖.土与支护结构相互作用及边坡稳定性分析[J].中国高新技术企业，2016（31）：96-97.