[发明专利]一种软土地层深基坑围护结构变形估算方法

说明书

一种软土地层深基坑围护结构变形估算方法，首先根据对软土地层大量深基坑开挖引起的围护结构变形实测曲线的拟合分析，引入地层损失法的概念，建立软土地层深基坑围护结构变形计算模型；然后参照盾构法隧道地面沉降Peck公式和Schmidt公式和三角形沉降公式的思路，得出通过墙后地表沉降包络曲线面积也可得到围护结构变形包络线的面积,计算墙后地表沉降曲线包络面积B；再根据之前的各公式导出软土地层深基坑围护结构变形估算计算公式；最后将各参数的值代入软土地层深基坑围护结构变形估算计算公式,即可计算出围护结构任意一点的变形值。通过高斯函数对围护结构变形的拟合曲线与实测结果曲线高度拟合，效果良好。

技术领域

本发明涉及深基坑工程技术领域，特别是一种软土地层深基坑围护结构变形估算方法。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，超高层建筑的发展与地铁车站的开挖对人们的影响越来越大，由此带来的深基坑工程数量越来越多，并且朝着更深、更大、更复杂的方向发展。由于大多数深基坑工程都在市内施工，由此引起的基坑围护结构的变形和对周边环境的影响不容忽视。尤其在软土地区，土体具有含水量高、强度低、渗透性低等特点，工程地质和水文地质条件较差，增加了基坑工程施工的难度。随着变形控制理论在工程中的应用，开展基坑工程围护结构变形的分析研究具有重要意义。

基坑变形计算常用的方法主要有：极限平衡法、地基反力法和有限单元法等。极限平衡法在基坑设计早期提出，计算简单、使用方便，常用于空间效应不明显、地层较均匀、周围环境较稳定的支护结构，但该方法不考虑墙体变形和横向支撑变形，仅通过已知的土压力计算墙体的倾斜，计算结果不能满足要求。弹性地基梁法分析基坑围护结构变形时，“m”法计算模式明确，结果也比较符合实际，应用广泛，但由于土体水平抗力系数m的影响因素较多，因此对m的取值要求很高；有限元数值模拟计算方法虽然可以模拟基坑的整个开挖过程，并对其空间三维几何特性开展研究，但对于不同种类土体参数的选取要求很高，参数选取不当会导致计算结果差异很大。

发明内容

本发明在整理、总结软土地区大量深基坑监测数据的基础上，从刘建航、侯学渊提出的墙体位移和地面沉降二者的地层移动面积相关理论出发，结合数理统计原理，提出了高斯函数拟合基坑围护结构变形曲线的方法，并导出了软土地区深基坑开挖围护结构变形的估算公式。

解决上述问题的技术方案是：一种软土地层深基坑围护结构变形估算方法，包括以下步骤：

步骤1:建立计算模型:根据对软土地层大量深基坑开挖引起的围护结构变形实测曲线的拟合分析，引入地层损失法的概念，建立软土地层深基坑围护结构变形计算模型；

步骤2:参照盾构法隧道地面沉降Peck公式和Schmidt公式和三角形沉降公式的思路，得出墙后地表沉降包络曲线面积B，然后计算得到围护结构变形包络曲线的面积；

步骤3：根据步骤1和步骤2各相关的公式，导出软土地层深基坑围护结构变形估算计算公式；

步骤4：将各参数的值代入软土地层深基坑围护结构变形估算计算公式,即可计算出围护结构任意一点的变形值。

其进一步技术方案：在步骤1中建立的计算模型要假定以下三点：

(1)软土地层深基坑围护结构变形计算模型符合高斯函数，该计算模型公式为：

式中，u为围护结构任一点变形量，单位为:mm；z为围护结构任意一点深度，单位为:m；z_m为围护结构最大变形值距地表距离，单位为:m；A为围护结构变形曲线包络面积，单位为m·mm；w为经验系数；

(2)围护结构变形曲线包络面积A值的确定：围护结构变形曲线包络面积A与墙后地表沉降包络曲线面积B之比存在比例关系为：

A＝αB，