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摘要：下文将我国北方某座城市的深基坑项目当作进行研究的实例对象，对该城市铁路东站进行改造的工程——E区，对该区的深基坑项目进行支护施工的设计方案以及施工，留有一定的困难度，将有限元的强度引入至折减方式中，对深基坑项目的施工方案开展的设计工作进行分析，还有就是对施工展开了相对深化的研究。
关键词：MIDAS-GTS；基坑支护；三维；数值模拟；分析
引言：
由于经济以及社会的持续发展，对于城市进行的建设工作，同样也处于飞速发展的状态，这就造成了建筑用地面积的紧缺问题出现，随之而来的是对地下空间进行的开发以及使用。此现象造成了对基坑进行挖掘施工的深度不断加大，因此，对于基坑的支护工作更需要密切重视。
一、基坑支护设计方式的现状
（一）等值梁的方式
这个方法是相对普遍使用的，对基坑开展的支护工作进行设计以及计算的方式，对于在刚性墙位置当中的支护结构内力产生作用，进行计算的一种方式，主要是对挡土墙位置当中，主动土提及被动土产生的压力进行计算。另外对支挡结构当中的抵御滑动以及移动、抵御倾覆等这些稳定性的标准，进行计算检验，可是，它不可以对支护结构出现的变形问题进行预测，还有对于基坑四周靠近的建筑物、管道网络还有道路交通等产生的影响，不能够进行预估。
（二）弹性地基梁的方式
在大多数情况下，此方式是与上述第一种方式，共同开展对支护的设计工作，对于支护构造当中，桩或者是墙体出现的位移问题，实施控制过程中提出的要求进行考虑，将基坑外围的土体以及外部产生的荷载，当作主动土当中的压力，施加到基坑的支护结构当中。在水平方向荷载产生的作用下，使用该方式对于土和支护结构由于互相产生作用的情况下，导致的这部分内力以及形变问题进行计算，此方式主要是经过抵御作用力的系数，还有就是抵御作用力的系数产生的比例系数m、对基坑进行设计当中使用的m方式、基床系数R等这些参数，进行模拟[1]。
（三）有限元的方式
这项方式包括了有限差分的方式、有限元强度折减的方式等。此方式是把基坑进行挖掘施工期间，规定区间之中的土体，当作有限的单一单元，紧密的联合起来，形成一个整体，经过对所有单元所具备的特性进行分析，将所有物理学良之间产生的关联实施设定，将基坑全面的特征方程得到，并对该方程进行求解，对基坑所具备的稳定性这一问题展开探究。
二、项目简介
该北方城市铁路东站进行改造的工程——E区基坑，工程建设的整体使用土地面积大概是8200m2，预估的整体建设面积在25850m2。该基坑建设区域的环境极为驳杂，南边靠近高层建筑物，北边邻近道路交通的主要干线，周围有地下管网线路以及电缆，另外，基坑进行挖掘的深度大，属于深基坑建设。下图1所示为本项目基坑进行挖掘施工阶段的模型。
图1 本项目基坑进行挖掘施工阶段的模型
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三、模型的设立
为了能够更为优质的对模型进行的设立，就需要对基坑进行支护施工期间，对模型进行建立的过程中，应用到的材料的实际参数进行了解。在基坑进行支护施工模型建立期间，应用到的材料的实际参数为：预应力锚索重度为78.5（KN/m3），弹性模量2亿（KN/m2），泊松比0.3；地下连续墙的参数分别为25.0（KN/m3），20万（KN/m2），泊松比0.2。
按照实际基坑的状况，首先：对基坑进行几何曲线的建立、对实体进行分割、对实体当中的单元进行扩展、主动对网格进行划分、对实体状态的网格土体具备的属性进行定义，将三维基坑进行挖掘的模型建立起来；其次：对锚索进行锚固的区段、自由状态的区段的多线段进行绘制，借助于建立锚点的辅助工具，实现对四层锚索当中的桁架单元进行模拟；然后：对基坑进行挖掘的旁边区域的网格内部的单元进行吸取，借助于板单元当中的属性，实现对地下连续墙进行模拟；最后：对边界部位的条件、进行荷载的相关条件进行定义、对施工期间进行定义，对基坑制作的三维模拟实施分析以及计算[3]。
三、MIDAS-GTS进行计算得出的结果
经过MIDAS-GTS，使用有限元进行分析，将该项目的基坑挖掘开之后，在xoy平面当中，位移及整个基坑均会产生变化；此外基坑支护预应力锚索一维应力产生转变；围护桩在基坑挖掘开之后，会进行水平位移。当建筑与基坑之间的距离在8m（0.8H）以内的速度产生变动时，实施基坑开挖措施会导致其侧向变形、建筑物的沉降以及倾斜现象而当变化速度在8m（0.8H）以外的时候，水平位移现象浮动较小，影响较小。而由于基坑开挖造成的地面沉降与位移对建筑物后期使用及整体质量产生的影响较大，需要从坑内、坑外两方面共同着手控制。
四、对计算得出的最终结果进行分析
本文经过分析得出的结果如下：使用有限元法的桩配筋率7260（mm2），围护桩最大弯矩578.84（KN/m），锚杆最大轴力（KN），基坑最大位移量（mm）；而使用极限平衡理论的各项数据结果分别为桩配筋率8133（mm2），围护桩最大弯矩628.94（KN/m），锚杆最大轴力339.81（KN），基坑最大位移量29.37（mm）。
经过对上述数据的对比分析，能够直观地看到，两类对基坑进行支护施工的理论，经过计算的出的结果极为接近，在对基坑进行实际支护施工期间，大范围的进行使用。在处于极限状态平衡的方式，是二维进行分析，此方式是对基坑进行支护构造产生的最大唯一的数量、最大的弯矩，还有就是进行锚索施工产生的内力实际使用的数值等这些方面展开分析；有限元的方式就属于使用三位数值进行模拟分析，此方式可以直接反应出基坑整体产生位移的转变、住户结构需要进行强化的方位，还有就是支护结构以及预应力锚索存在差异的区域产生的应力——应变等，最与基坑进行支护施工还有检测工作，供给了更为庞大的理论根据，在对项目进行实际施工期间，发挥着极为重要的实际作用[4]。
五、结束语
文章经过使用存在差异的研究方式，对该城市E区位置的基坑进行挖掘施工以后，对土层的压力进行分析，对基坑进行支护使用的方案进行设计，另外，和实际经过监测获得的数据之间进行比较以及分析，得出结论：使用此方式对支护工作建立的模型，存在偏高的可依赖性以及进行实际使用的性能，为未来的基坑项目开展支护设计，以及施工工作，供给了技术方面的支持。
参考文献
[1]何明.基于Midas GTS NX软件的基坑支护数值模拟研究[J].冶金丛刊，2017（10）.
[2]解磊，董礼.深基坑放坡-桩锚联合支护结构的监测及数值模拟[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2015（2）：228-235.
[3]朱彦鹏，杨校辉，周勇，等.兰州地铁车站深基坑支护选型分析与数值模拟研究[J].水利与建筑工程学报，2016，14（1）：55-59.
[4]施有志，葛修润，李秀芳，等.地铁深基坑施工对周边管线影响数值分析[J].中山大学学报（自然科学版），2017，56（6）：83-93.
论文作者:陶秋实
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/5
标签：基坑论文; 方式论文; 位移论文; 数值论文; 模型论文; 结构论文; 进行分析论文; 《建筑学研究前沿》2018年第24期论文;