深基坑工程的二维plaxis模拟摘要：深基坑工程是一项涉及多个学科的复杂系统工程，对于上海地区的复杂软土，基坑的前期模拟计算非常重要，本文选用plaxis这种大型的综合岩土软件进行基坑开挖前的施工模拟，探讨有限元二维模拟基坑开挖的方法及意义。并对进一步应用到实践中提出一些意见。关键词：plaxis有限元法深基坑开挖支护:TU46＋31前言基坑工程是一项综合技术性很强的复杂系统工程，它涉及岩土、结构、水文地质、工程地质等多个学科，虽然它是一项临时性工程，但其造价约占整个工程投资的三分之一。目前对深大基坑项目，在未开挖之前要进行反复的验算，以保证基坑的安全性，由于基坑工程涉及范围很广，从支护结构的设计到坑内外土体变形的控制，再到周围建筑和地下管线不均匀沉降的控制，以及地下水控制等等。这些问题在以往的模拟计算中都作了不同程度的简化，对结果都有一定的影响。利用plaxis有限元软件可以进行深基坑的开挖模拟，不仅可以计算支护结构的内力和变形，也可以考虑地下水的抽降，以及基坑周围土体和建筑物的变形情况，与实际工程符合较好。2基坑开挖的二维模拟方法2.1plaxis软件简介Plaxis研制开始于1987年，由荷兰的公共事业与水资源管理部委托DelftTechnicalUniversity，初始目的是为了进行建立在软土上的河堤分析。此后，PLAXIS一直不断发展，直到今天，已经成为一种功能强大的专门针对岩土工程中变形与稳定计算的有限元分析软件。由于Plaxis的不断完善，其强大的功能可以模拟不同地下水流场，不同的土层地质条件，不同的施工方法，尤其有专门针对于基坑开挖所适用的模块和土体本构模型。因此，其针对本课题的分析结果是科学可靠的。在土的本构模型方面，plaxis提供了多种模型，除了摩尔－库仑模型外，还可以选用一种改进的双曲线塑性模型－－－－硬化土模型，为了模拟正常固结软土与时间相关的对数压缩性质，可以选用蠕变模型，即软土蠕变模型。除此之外，plaxis还提供了用来分析节理岩石的各项异性行为的节理岩体模型。改进的剑桥模型，软土模型等。2.2模拟开挖的本构模型选取plaxis提供了多种本构模型，有理想塑性的Mohr-Coulomb模型,有各项异性的节理岩体模型，各项同性的Hardening-Soil模型以及软土模型，蠕变模型等等。各种模型的适用范围不同，不仅与土的性质有关，与工程的类型也有联系。弹塑性Mohr-Coulomb模型包括五个输入参数，即：表示土体弹性的E和ν，表示土体塑性的ϕ和c，以及剪胀角ψ。Mohr-Coulomb模型描述了对岩土行为的一种‘一阶’近似〔1〕。这种模型被推荐用于问题的初步分析。对于每个土层，可以估计出一个平均刚度常数。由于这个刚度是常数，计算往往会相对较快，可以得到变形的一个初步印象。由于选用参数较少，Mohr-Coulomb模型可以运用在地质资料较少的一些工程中，但其计算结果精确度较低。由于不能考虑土体开挖后的回弹，在模拟基坑开挖时不是太适合。Hardening-Soilmodel是一种改进了的模拟岩土行为的模型。对于Mohr-Coulomb模型来说，极限应力状态是由摩擦角ϕ、粘聚力c以及剪胀角ψ来描述的。但是，采用三个不同的输入刚度可以将土体刚度描述得更为准确：三轴加载刚度、三轴卸载刚度和固结仪加载刚度。我们一般取和作为不同土体类型的平均值，但是，对于非常软的土或者非常硬的土通常会给出不同的比值。对比Mohr-Coulomb模型，Hardening-Soil模型还可以用来解决模量依赖于应力的情况。这意味着所有的刚度随着压力的增加而增加。因此，输入的三个刚度值与一个参考应力有关，这个参考应力值通常取为100kPa。Hardening-Soil模型适用于所有的土，但是它不能用来解释粘性效应，即蠕变和应力松弛.对于深基坑的开挖模拟，由于土层较多，分类复杂，用适于某一种土的模型很难准确模拟，考虑到基坑开挖卸载后的回弹变形，在不考虑蠕变和应力松弛等情况下，Hardening-Soil模型是很适合做深基坑开挖降水的模拟的。对于模型的一些详细参数和介绍可以参考Schanz,T.,Vermeer〔2〕关于硬化本构模型的介绍，这里不再做详细的介绍。2.3二维模拟的剖面选择Plaxis是一个二维有限元软件，在进行基坑的模拟计算时，只能选取某个截面进行计算，对...