深基坑开挖影响分析：数值模拟与工程实例

"深基坑开挖全过程的数值模拟及工程实践 (2011年)——自然科学论文" 本文深入探讨了深基坑开挖过程中如何采用数值模拟技术来理解和预测土体应力变化及其对周围环境的影响。研究采用了非线性弹性模型中的Duncan-Chang双曲线模型，这是一种专门用来描述土体应力应变关系的理论模型，能够更准确地反映土体在不同荷载下的行为。Duncan-Chang模型考虑了土体的弹塑性特性，尤其是在大变形情况下，能更好地捕捉土体的应力路径和强度退化。 在深基坑开挖工程中，特别是在城市旧城区，由于周边可能存在建筑物和其他设施，这些附加荷载会显著影响开挖过程。通过对有和无附加荷载条件下的土体应力变化进行对比分析，研究人员发现，附加荷载的存在会导致土体在靠近荷载侧形成一个“软弱区”，这里的土体变形模量显著降低。这一区域在开挖过程中对微小的荷载变化极其敏感，可能导致大量的沉降，从而对周围建筑物的安全构成威胁。 通过数值模拟一个具体的深基坑开挖实例，作者揭示了附加荷载如何改变土体的应力分布，以及这种变化如何引发挡土墙的位移和变形。进一步，他们分析了这种变化的原因和机理，强调了在设计支护结构时考虑附加荷载的重要性。文章还指出，由于土体性质的复杂性和加载条件的多样性，附加荷载会改变土体的力学性能，反过来又影响挡土墙的稳定性。 此外，该研究对于深基坑开挖的工程实践具有重要的指导价值。它提醒工程师在设计和施工过程中，不仅要关注基坑自身的稳定性，还要充分评估并控制附加荷载导致的周围环境影响，以减少对建筑物和基础设施的潜在损害。同时，这也为后续的深基坑工程提供了理论依据和技术支持，推动了深基坑开挖安全与环境保护的协调发展。 这篇论文通过详尽的数值模拟和工程实例分析，展示了深基坑开挖过程中附加荷载对土体和支护结构的影响，以及如何运用Duncan-Chang双曲线模型来预测和管理这些影响。其研究成果不仅深化了对深基坑开挖过程的理解，也为类似工程项目的规划和设计提供了科学的决策工具。