【正文】 圖 。 基坑上部基坑反彈，土釘 出現(xiàn)壓應力現(xiàn)象。整個坡面變形是上小下大，最大變形出現(xiàn)中下部。 圖 變形觀測點示意圖（地表、邊坡、坑底） 方案 三 合位移云圖及矢量圖 ，如 圖 。 由圖 、 圖 可見， 兩條曲線幾乎重合， 兩種方案對控制地表沉降及坑底隆起效果 差別不大 。 方案二 坑底隆起曲線，如圖 。 地表沉降曲線形如降水漏斗形。 土釘設計參數(shù)，如表 。 方案一坑底隆起曲線，如圖 ?？禹斶吘壋霈F(xiàn)變形向上反彈，向上位移值為 mm。為簡化計算，土釘按矩形網(wǎng)格 布置，計算模型沿基坑周邊走向方向取 ，如圖 。 面層采用殼單元模擬，計算用的 噴射混凝土面板 力學參數(shù)如表 。彈性模量取 195Gpa，泊松比取 。彈性模量 200GPa，泊松比 取 。 根據(jù)統(tǒng)計資料， 0E 值可能是 sE?? 值的幾倍，一般說來，土愈堅硬則倍數(shù)愈大，而軟土的 0E 值與 sE?? 比較接近 （土力學， 20xx） 。初始地應力只考慮土體自重應力場。假定 地質(zhì)分層均勻，每層厚度不變。 方案二 11支護單元加強段 加強段采用預應力錨 桿和土釘墻結(jié)合的復合土釘墻支護，設置二道土釘、三道預應力錨索，掛網(wǎng)噴砼。采用分階放坡土釘墻結(jié)構(gòu)完成東廣場基坑邊坡支護；采用復合土釘墻承擔預埋地鐵 1號線站前廣場東延部分端部基坑邊坡支護；同時，考慮基坑空間效應，每隔 60m左右設置基坑邊坡加強段，增強邊坡剛度，通過預應力錨索控制邊坡變形。 漿體界面的剪切力τ g為 )/21ln ( u)2/( DttD Gg ??? △τ () 式中：△ u為漿體與巖體間的相對位移。 t1+（ u2[b]u2[a]）178。 21 時標的概念類似于時間，在流固耦合分析過程中需要考慮流體計算和力學計算兩個時標。 流體模型設置好以后就可以進行參數(shù)的賦值， FLAC3D 滲流計算中涉及的參數(shù)包括單元參數(shù)如滲透系數(shù)、孔隙率、流體密度和比奧系數(shù)，節(jié)點參數(shù)如流體體積模量、飽和度、抗拉強度和比奧模量。 滲流計算的控制微分方程主要有輸運方程、質(zhì)量守恒 方程 方程和本構(gòu)方程。（ 2）土體中的流體會對土體體積的改變產(chǎn)生反作用，表現(xiàn)為流體孔壓的變化。多數(shù)情況下，這種初始條件是沒有具體的資料。它實際上是單位計算時步（ STEP）的位移平均值。 FLAC3D 具有強大的自動三維網(wǎng)格生成器，內(nèi)部定義了多種基本單元形態(tài)，用戶還可以用 FISH 自定義單元形態(tài)，通過組合基本單元，可以生成非常復雜的三維網(wǎng)格，比如 交叉隧洞段。 ?FLAC3D包含有四種結(jié)構(gòu)單元：梁單元、錨單元、樁單元、殼單元。考慮非穩(wěn)定流，將穩(wěn)定流看作是非穩(wěn)定流的特例。 ?動力模式。這就避免了通常大變形問題中推導大變形本構(gòu)關系及其應用中所遇到的麻煩，也使它的求解過程與小變形問題一樣。 (4) 計算循環(huán) FLAC3D的計算循環(huán)如圖 所示。 FLAC3D 將計算區(qū)域劃分為若干六面體單元，每個單元在給定的邊界條件下遵循指定的線性或非線性本構(gòu)關系，如果單元應力使得材料屈服或產(chǎn)生塑性流動，則單元網(wǎng)格可以隨著材料的變形而變形，這 就是所謂的拉格朗日算法，這種算法非常適合于模擬大變形問題。 ② 繪制基坑邊坡水平變形曲線， 分析基坑側(cè)向變形規(guī)律，找出各剖面基坑變形最大值。 （ 3）回灌措施保證帷幕外地下水位穩(wěn)定 為減少基坑降水引起帷幕外地下水繞流，導致地面不均 勻沉降，止水帷幕外側(cè)設置 33眼回灌觀測井；井深設計為 ，水平間距約 30m，井徑 700mm，井管徑 500mm。 預埋地鐵 6號線站前廣場范圍內(nèi)區(qū)域，保留地鐵 6號線施工用井，按需降水，保證站前廣場范圍內(nèi)地鐵六號線建設需要。 降水方案 場地地下水埋深較淺，地下水較豐富，在基坑開挖支護和基礎施工過程中采用降水措施抽排地下水。 （ 6）地層綜合滲透系數(shù) k=12m/d。 加強段和地鐵 1線外伸部分端部：面層鋼筋網(wǎng)按φ 8200179。 鋼絞線 φ 強度標準值 fptk=1860N/mm178。 支護體系（詳見施工圖） （ 1）北、南廣場基坑支護 11剖面：挖深約 ， 1:。原巖強烈風化呈粗礫砂狀和碎塊狀。 ⑧ 1中砂：棕黃色，中密，礦物成分為石英、長石，混少量 卵石，局部為粗砂。 ⑦粉質(zhì)粘土：淺棕黃色，硬可塑，濕，含鐵錳氧化物，無搖振反應，刀切面較光滑，干強度和韌性中等。砂層中局部地段為砂粒鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖，鉆探取樣呈碎塊或短柱狀。 層厚： ～ 米，層底深度： ～ ，層底標高： ～ 6 米。據(jù)了解， 20xx年 5月公交樞紐開工，站前廣場建設將 與公交樞紐基坑同時施工。350m。 （ 4）《 濟南西客站站前廣場基坑工程方案設計優(yōu)化研究 建議書》，濟南市勘察測繪研究院和山東大學巖土與結(jié)構(gòu)工程研究中心， 20xx 年 3 月。 （ 5）關于《 站前廣場基坑工程方案設計優(yōu)化研究 建議書》的意見，濟南西客站市政配套工程設計總體組 —— 山東省建筑設計研究 院， 20xx 年 4 月。 5 根據(jù)建設單位開工安排，基坑開挖前南、北廣場清除自然地面下約 ，地鐵 1線外伸段部分清除 ，填土清除范圍為基坑開挖上口線外擴一倍基坑開挖深度，因此基坑邊坡支護結(jié)構(gòu)按挖深 ～ 。 20xx年 8月高鐵路基鋪軌，自 20xx年 8月站前廣場建設期間需保證高鐵路基 零沉降 。 ③粉土：褐黃色，中密，濕，含氧化鐵斑點，搖振反應迅速，刀切面粗糙，干強度和韌性低。 ⑤ 3粘土：淺棕黃色，可～硬塑，濕，含鐵錳氧化物，少量姜石，無搖振反應，刀切面光滑，干強度和韌性高。該層內(nèi)主要有 3個亞層，分述如下： ⑦ 1粘土：淺棕黃色，硬塑，濕，含鐵錳氧化物，無搖振反應，刀切面光滑，干強度和韌性高。 ⑧ 2粉質(zhì)粘土：淺棕黃色，硬可塑，濕，含鐵錳氧化物，無搖振反應，刀切面較光滑，干強度和韌性中等。 該層未揭穿，最大揭露厚度： ，最大揭露深度： 。采用分階放坡的土釘墻支護型式，設 9 置五道土釘，掛網(wǎng)噴砼；加強段采用預應力錨桿和土釘墻結(jié)合的復合土釘墻支護，設置二道土釘、三道預應力錨索，掛網(wǎng)噴砼； （ 2）北區(qū)酒店綜合樓雙塔和南區(qū)高層辦公樓區(qū)域、預埋地鐵 1號線外伸端南北側(cè) 22剖面：挖深約 ， 1:。 錨孔注漿材料 水泥漿，強度不低于 M20 噴射混凝土 強度等級 C20 （ 7） 主要參數(shù) 1） 土釘 土釘長度 ～ ，鉆孔直徑 130mm，桿體材 20 28。 200布置，噴砼C20，厚度 100mm。 地下水控制體系 止水帷幕 為避免水位下降給周邊道路及環(huán)境造成不利影響，保證高鐵路基 零 沉降， 11 采用高壓擺噴 /旋噴止水帷幕，形成封閉式止水帷幕防滲板墻，構(gòu)造有效的防護體系。 （ 1）采用 大口徑管井降水井進行降水作業(yè) 基坑周邊布置降水井，井間距為 20m；坑內(nèi)設置疏干井，井間距為 36m179。 預埋地鐵 1號線共布置降水井 23眼，其中 1～ 8號井井深 26m， 923號井井深21m。 （ 4）控制降水速度和強度，減少長期降水和繞滲對周邊環(huán)境的不利影響。對一般支護設計剖面、支護設計剖面加強段進行對比分析，研究預應力錨索在加強控制基坑水平變形 中 的作 用。 FLAC3D 采用了顯式有限差分格式來求解場的控制微分方程，并應用了混合單元離散模型，可以準確地模擬材料的屈服、塑性流動、軟化直至大變形，尤其在材料的彈塑性分析、流固耦合過程、大變形分析以及模擬施工過程等領域有其獨到的優(yōu)點。 FLAC3D優(yōu)點 FLAC3D與有限元法相比有如下優(yōu)點： （ 1） FLAC3D采用混合離散方法來模擬材料的屈服或塑性流動行為，這種方運動方程 對每個節(jié)點 ?由應力及外力利用虛功原理求節(jié)點不平衡力 ?由不平衡力求節(jié)點速率 本構(gòu)方程 對每個單元 ?由節(jié)點速率求應變增量 ?由應變增量求應力增量及總應力 圖 計算循環(huán) 16 法比有限元方法中通常采用的降階積分更為合理。 FLAC3D的本構(gòu)模型 (1) FLAC3D包含了 10種彈塑性材料本構(gòu)模型，即： ?空單元模型。用戶可以直接輸入加速度、速度或應力波作為系統(tǒng)的邊界條件或初始條件，邊界可以是吸收邊界和自由邊界。邊界條件可以是固定孔隙壓力或恒定流，可以模擬水源或深井?？捎脕砟M巖土工程中的人工結(jié)構(gòu)如支護、襯砌、錨索、巖栓、土工織物、摩擦樁、板樁等。大大降低了地下工程中的網(wǎng)格劃分的難度，加快了模型建立的速度。例如：位移為 D，計算時步為 N，則速度 V＝ D/N。這時，使用 FLAC3D可以通過現(xiàn)有的資料來模擬初始應力場。 19 FLAC3D 具有強大的滲流計算功能，可以解決完全飽和及有地下水變化的滲流問題。 流體的運 動用 Darcy 定律來描述 ， 對于均質(zhì)、各向同性固體和流體密度是常數(shù)的情況，這個方程具有如下形式： ( ) [ ] , i= 1 ,2 ,3i il f j jq k k s p x g l?? ? ? () 式中 qi 是滲透流量 , p 是孔隙壓力， ??ks是介質(zhì)關于飽和度 s 的相對機動系數(shù)， ρf是流體密度， gi 是重力的三個分量。考慮顆粒壓縮的情況下，選擇比奧模量和比奧系數(shù)；而 對于顆粒不可壓縮的巖土體，則選用流體體積模量和孔隙率。如果流體進程的時標和問題需要分析的時標的差別很大，則有可能使用簡化的不耦合分析方法。 t2+（ u3[b]u3[a]）178。 23 漿體單位長度所能承受的最大剪應力為 ggmgs PcLF ???? )ta n (m ax υσ () 式中： cg 為漿體的粘結(jié)強度，Φ g39。 設計單位依據(jù)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（ JGJ 12099） ，已對基坑支護設計內(nèi)部穩(wěn)定、外部穩(wěn)定、局部抗拉和混凝土噴射面層進行了強度驗算。 方案三 22支護單元 挖深約 ， 1:。地層土體采用 MohrCoulomb彈塑性本構(gòu)模型，用六結(jié)點實體單元模擬。采取止水 帷幕，基坑周邊范圍的土體地下水位隨排水、開挖等施工過程，水位下降較多。 通常取 sEE ??0 ， ? 取 ~ 倍。 漿體單位長度粘聚力、漿體單位長度上水泥漿剛度參考 flac3D使用手冊 （ Example Application: Excavation and Support for a shallow Tunnel， flac3D） 。 鋼絞線 φ ， 強度標準值 fptk=1860N/mm178。 表 噴射混凝土面板 物理力學參數(shù) 序號 面板類型 密度 (kg/m3) 彈性模量 (GPa) 泊松比 厚度 (mm) 1 一般 2500 26 80 2 加強 2500 26 100 （ 5）邊界條件 假定沿基坑周邊走向無限長，按平面應變計算。 圖 11 支護 單元剖面圖 29 表 11支護剖面段土釘 設計參數(shù) 土釘編號 桿體類型 長度 (mm) 水平間距 (mm) 鉆孔直徑 (mm) TD1 1Φ 20 6000 1500 130 TD2 1Φ 20 9000 1500 130 TD3 1Φ 20 9000 1500 130 TD4 1Φ 20 9000 1500 130 TD5 1Φ 20 9000 1500 130 圖 11支護單元錨桿立面圖 圖 計算網(wǎng)格 圖 計算網(wǎng)格和支護錨桿 30 圖 計算網(wǎng)格局部透視圖 計算 結(jié)果及分析 提取地表 沉降位移 、邊坡表面 側(cè)向水平位移和坑底隆起變形值 ， 監(jiān)測點位置 如圖 。 最大 沉降值為 mm，出現(xiàn)在離基坑邊緣 約 20 m的位置 。隆起曲線形如 拋物線 。 預應力錨索設計參數(shù)如表 ?？禹斶吘壋霈F(xiàn)變形向上反彈，向上位移值為 。隆起曲線形如拋物線，最小值出現(xiàn)在坑腳位置，是因為受到基坑外土體的約束作用，隆起值為 mm。 基坑坡面水平變形曲線 水平位移（mm）深度（m）11 剖面段11 剖面加強段 圖 基坑坡面水平變形曲線（方案一、方案二） 43 坑底向上反彈曲線60708090100110120 到坑腳距離（m）坑底隆起（mm） 11 剖面段11 剖面加強段 圖 坑底向上反彈曲線（方案一、方案二） 地表沉降曲線 到坑頂邊緣距離（m）地表沉降（mm）11 剖面段11 剖面加強段 圖 地表沉降曲線（方案一、方案二） 方案三 建模 22 支護單元剖面圖，如圖 。由圖可見，隨基坑開挖基坑坑底和邊坡有向上、向內(nèi)反彈變形的趨勢?？禹斚蚧油庾冃?。 最大軸力出現(xiàn)下排土釘?shù)闹虚g部位，達到 KN，小于土釘拉伸屈服強度。 土釘 和預應力錨索 設計參數(shù)，如表、表 。 方案三坑底隆起曲線，如圖 。 地表沉降曲線形如降水漏斗形。圖 ~圖 44 為開挖計算有限元差分網(wǎng)格，最大開挖深度 H=15m，考慮 基坑土質(zhì)情況的開挖影響