隨著地下軌道交通的建設(shè),沿海城市建筑密集區(qū)出現(xiàn)了大量狹長(zhǎng)型軟土深基坑,基坑開(kāi)挖導(dǎo)致的災(zāi)變情況時(shí)有發(fā)生,最為著名的如新加坡地鐵環(huán)線(xiàn)Nicoll highway（2004）基坑倒塌與杭州湘湖地鐵基坑倒塌（2008）,造成重大人員傷亡。傳統(tǒng)的極限平衡法設(shè)計(jì)方法將抗隆起安全度（FOS）與支護(hù)側(cè)移分別獨(dú)立考慮,且不能考慮基坑開(kāi)挖寬度的影響,而有限元強(qiáng)度折減法則存在計(jì)算穩(wěn)定性判斷準(zhǔn)則、本構(gòu)關(guān)系選擇及參數(shù)確定等難題。筆者于2014年修改了劍橋大學(xué)Bolton課題組提出的強(qiáng)度發(fā)揮度設(shè)計(jì)法（MSD）中的余弦曲線(xiàn),提出了基于偏態(tài)高斯曲線(xiàn)機(jī)動(dòng)場(chǎng)的MMSD上限分析法,成功用于軟土寬基坑穩(wěn)定的分析;隨后于2018年采用MMSD方法成功分析軟土狹長(zhǎng)型基坑支護(hù)土體的變形。進(jìn)一步采用MMSD方法對(duì)新加坡Nicoll highway基坑和杭州湘湖基坑兩個(gè)狹長(zhǎng)型基坑倒塌案例進(jìn)行分析,并與實(shí)測(cè)值、極限平衡法（包括規(guī)范法、Hsieh等的方法、Su等的方法）和有限元法預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明MMSD法基于狹長(zhǎng)深窄基坑相適應(yīng)的機(jī)動(dòng)場(chǎng),采用實(shí)測(cè)土體應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系且能考慮土體不排水強(qiáng)度各向異性,可以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)倒塌發(fā)生機(jī)制。 

【文章來(lái)源】：巖土工程學(xué)報(bào). 2020,42(09)北大核心EICSCD

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狹長(zhǎng)型基坑土體位移場(chǎng)比較

潘?た觥?湘湖地鐵基坑倒塌的最主要原因是坑底超挖[1，8，15]。設(shè)計(jì)規(guī)定基坑開(kāi)挖至支撐設(shè)計(jì)標(biāo)高以下0.5m時(shí)，必須及時(shí)設(shè)置支撐，不得超挖。圖7是實(shí)際開(kāi)挖時(shí)N2段基坑工序圖[15]，可看出在長(zhǎng)約26m的施工段上未設(shè)置最下一道支撐即挖至基坑底，導(dǎo)致該施工段范圍內(nèi)第三道支撐軸力急劇增大，而第三道支撐的單根鋼管承載力卻由于施工原因大幅降低，因此該施工段內(nèi)支撐體系首先失效。施工時(shí)未按設(shè)計(jì)要求對(duì)坑底被動(dòng)區(qū)土體進(jìn)行攪拌樁加固也是湘湖基坑倒塌的誘因，如圖8所示[15]。圖4湘湖基坑倒塌現(xiàn)場(chǎng)[15]Fig.4Xianghuexcavationaftercollapse[15]圖5湘湖基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖[15]Fig.5SoilprofileandretainingstructuresalongatypicalsectionofXianghuexcavation[15]表3總結(jié)了張曠成等[1]，Chen等[8]分別通過(guò)極限平衡法和有限元強(qiáng)度折減法計(jì)算的湘湖地鐵基坑安全度。雖然兩者計(jì)算結(jié)果都表明在超挖情況下基坑會(huì)發(fā)生倒塌（FOS<1.0），但極限平衡法所得FOS遠(yuǎn)小于臨界值1.0，過(guò)于保守，并且不同極限平衡分析法所對(duì)應(yīng)的破壞臨界值均不相同且大于1.0[1]，缺乏理論依據(jù)。Chen等[8]利用有限元強(qiáng)度折減法計(jì)算了超挖段與未超挖段FOS值，分別為0.94與0.97（均小于1.0），表明不超挖基坑也要倒塌，與實(shí)際有所出入。Chen

第9期王立忠，等.軟土地鐵深基坑倒塌分析1605圖1MMSD法和MSD法變形曲線(xiàn)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比較Fig.1ComparisonofdeformationprofilebetweenmeasureddataandtheoreticalcurvesbyMMSDandMSDMSD法機(jī)動(dòng)場(chǎng)變形曲線(xiàn)型式以最下層支撐以下支護(hù)側(cè)移增量擬合得到，但實(shí)際基坑機(jī)動(dòng)場(chǎng)變形波長(zhǎng)一般大于最下層支撐以下支護(hù)的高度。尤其在軟土地區(qū)，支護(hù)底部無(wú)法嵌入良好土層時(shí)，變形曲線(xiàn)的型式應(yīng)由支護(hù)及其下方土體的側(cè)移共同決定。圖1總結(jié)了基坑離心機(jī)試驗(yàn)中測(cè)得的支護(hù)與土體側(cè)移增量[23]和上海地區(qū)軟土地區(qū)基坑現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)支護(hù)側(cè)移增量[24]，并與MMSD法[15-17]、MSD法[14，21]機(jī)動(dòng)場(chǎng)變形曲線(xiàn)和規(guī)范法中經(jīng)驗(yàn)曲線(xiàn)[12]進(jìn)行了比較。結(jié)果表明MMSD法提出的偏態(tài)高斯曲線(xiàn)不論在峰值點(diǎn)位置還是整體形態(tài)方面都較另兩條曲線(xiàn)更符合實(shí)測(cè)值。圖2（a）是離心機(jī)試驗(yàn)中多支撐狹長(zhǎng)型軟土基坑變形位移場(chǎng)及其邊界位移包絡(luò)圖，其地表沉降與支護(hù)側(cè)移的峰值點(diǎn)位置（0.24l）和整體形態(tài)與圖2（b）中MMSD法針對(duì)狹長(zhǎng)型基坑提出的機(jī)動(dòng)場(chǎng)十分接近（0.22l）。而與圖2（c）中MSD法峰值點(diǎn)位置（0.42l）差別較大。根據(jù)能量守衡原理，土體由于豎向位移產(chǎn)生的勢(shì)能損失與其所發(fā)揮的剪切應(yīng)變耗散能相等，土體強(qiáng)度發(fā)揮程度可由下式得到[14]satvuddvvvsv，(2)式中，sat,us,v分別表示土體飽和重度、不排水抗剪強(qiáng)度和變形區(qū)域的總體積。表1[15]與表2[15]分別為基坑變形區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的剪應(yīng)變?cè)隽浚ǎ┡c豎向位移增量（v）。根據(jù)值以及變形區(qū)域典型土體單元的實(shí)測(cè)強(qiáng)度發(fā)揮曲線(xiàn)，可得到整個(gè)變形

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[6]新加坡地鐵環(huán)線(xiàn)C824標(biāo)段失事原因分析（二）——圍護(hù)體系設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤[J]. 肖曉春,袁金榮,朱雁飛.  現(xiàn)代隧道技術(shù). 2009(06)

博士論文
[1]軟土地基狹長(zhǎng)型深基坑性狀分析[D]. 張雪嬋.浙江大學(xué) 2012

碩士論文
[1]上限法分析深厚軟土中基坑坑底抗隆起穩(wěn)定性[D]. 龍凡.浙江大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3325061