GEO5 GEO5基坑

GEO5基坑和抗滑桩模块中结构位移随开挖深度的变化规律

在GEO5基坑分析模块中验算土体位移时，有时开挖深度增大一点或者桩（墙）身截面尺寸减小一点时，结构位移变化很大，理正软件并未出现此种情况，接下来我们将结合案例说明GEO5计算结果与理正不同的原因，以及GEO5计算结果的合理性。

打开GEO5深基坑支护结构分析模块，在「分析设置」中设置相关参数，如图1所示。

图1 分析设置

点击「剖面土层」、「水平反力系数Kh」、「岩土材料」、「截面尺寸」等一一输入模型参数。点击开挖，将基坑深度设为3.0m。墙后坡面水平，无地下水超载等信息。模型如图2所示。

图2 连续墙支护模型

注：输入土体参数时注意将土体与结构间的摩擦角改为0，因为理正中没有这个参数。

点击「分析」后，会出现相应结果。之后点击添加工况2，将开挖深度改为3.1m，其他不变，点击「分析」，查看结果。以此类推添加新工况3/4/5/6/7/8……，每次开挖深度增加0.1m。点击分析，GEO5中所有工况位移最大值统计结果如图3所示。

图3 GEO5中位移最大值与开挖深度间的关系曲线图

接下来，我们再看看相同条件下理正深基坑计算的结果，如图4。

图4 理正中位移最大值与开挖深度间的关系曲线图

注：在理正中计算土压力时，要将刚度折减系数K值改为1。

从图3中可明显的看出，GEO5随着开挖深度增加到某一点后，位移值发生明显的增大，在该点之前最大位移值增量近似成线形增加，但是图4理正的计算结果却是一直近似以直线递增的。这种计算结果也就是客户所提出的疑义，为什么GEO5位移变化值突然这么大，是否为计算bug。在这里小编要为您说明的是，这种计算结果才是合理的。现在我们来看下GEO5和理正的分析结果，取开挖深度3.0m、4.65m的土压力+位移图分析，分别如图5、图6、图7所示：

图5 GEO5开挖深度3.0m土压力位移图

图6 GEO5开挖深度4.65m土压力位移图

图7 理正开挖深度3.0m、4.65m土压力图

分析GEO5土压力图可知，开挖深度在4.2m之前，桩前土体所受土压力在被动土压力曲线范围内，因此桩前土所受土压力为计算值，未进行折减，此时土体处于弹性区域，土体变形规律较强，近似成线形分布。当开挖深度大于4.2m时，从土压力+位移图中可以看出作用在桩前的土体反力明显大于被动土压力，根据相应规范，土体受力不可能小于主动土压力，也不可能大于被动土压力，因此当反力超过被动土压力区域时，GEO5会对反力进行折减，使超出部分的土压力线与被动土压力线重合，然后再重新迭代计算。此时土体已经处于塑性状态，再增大一点力时，土体位移自然会发生很大的变化，这是符合常理的，这也是案例中为什么当开挖深度大于4.2m后土体位移发生很大变化的原因。而在理正中从开挖深度4.65m的图中放大可以看出当桩土体受力超过被动土压力时，理正并未对反力进行调整，仍然按照弹性受力情况进行计算，这也是理正中位移变化不大的原因，但是这种情况和实际并不相符。

分析图3中GEO5位移最大值与开挖深度间的关系曲线图时可以发现该曲线图与土力学中室内土体压缩曲线是类似的，如图8所示，当土压力增大到一定程度后，曲线急剧变陡，这更加说明了GEO5计算结果的合理性。同样的，在很多的其他试验中，例如桩基荷载沉降曲线中也能得到的类似形状的曲线，因为土体本身是弹塑性的。