基坑支护工程稳定性的FLAC—3D数值模拟分析于振辉，刘增东，郑昌晶，聂晨光（河北地矿局秦皇岛矿产水文工程地质大队，河北秦皇岛066001）摘要：在深基坑施工过程中的安全稳定性关系到工期、造价等很多方面，其侧向变形发生的时间短、速度快，极易坍塌，因此日益引起工程技术人员的重视。本文结合工程实例，利用FLAC—3D分析软件，对深基坑开挖支护各施工阶段进行模拟，分析开挖支护后基坑变形所产生的影响。关键词：深基坑、侧向变形、土钉支护体系、模拟分析1引言随着城市建设的发展，地下空间的开发与利用越来越受到人们的重视，深基础被广泛的应用到现代建筑中，因此在深基坑开挖、支护的过程中，其稳定性就显得尤为重要。现今，基坑支护设计、分析软件较多，其中FLAC—3D是由美国Itasca公司开发的，属于三维快速拉格朗日分析程序，采用的显式拉格朗日算法和混合-离散分区技术可以准确地模拟材料的屈服、塑性流动、软化直至大变形，尤其在材料的弹塑性分析、大变形分析以及模拟施工过程等领域有其独到的优点，是求解三维岩土问题的理想工具之一。2工程概况本工程位于河北省昌黎县境内，据《建筑设计规划总平面图》，拟建昌黎县某综合楼平面呈矩形，基坑面积为76.1m×31.5m，地上15层，地下2层，框剪结构，筏板基础，基底持力层为④层粉质粘土，④层以上土层需全部挖除，基坑临时挖深大约7.7m，周围6m范围内无其他建筑物。2.1场地工程地质条件本场地地势较平坦，高差约为0.6m，根据工程地质勘察报告，地表以下30m范围内岩土分布为：杂填土（Q4ml）、粗砾砂（Q4al）、粉质粘土（Q4al）、粉质粘土（Q4al）、粗砾砂（Q4al）、混合花岗岩强风化层（Ar），各岩土层相关参数见“地基各土层性质参数表”。地基各土层性质参数表表2—1层号土类名称厚度(m)重度（KN/m3）压缩模量E（MPa）粘聚力C（KPa）内摩擦角φ(°)泊松比μ1杂填土2.2018.57.28.0015.000.252粗砾砂1.0019.811.22.0038.000.303粉质粘土3.5019.58.425.07.000.274粉质粘土5.8019.810.348.018.000.305粗砾砂7.519.814.71.038.000.356强风化花岗岩9.620.416.11.538.000.352.2场地水文地质条件本场地稳定水位埋深1.0m左右，主要含水层为②层、⑤层粗砾砂层，按埋藏条件分别属上层潜水和弱承压水，地下水的主要来源于大气降水和侧向渗流的补给，排泄方式主要为侧向径流，受季节性降水的影响，年水位变化幅度约0.8m。2.3基坑边坡支护设计方案本基坑支护设计采用土钉墙支护设计体系。根据场地条件、地质条件，共设土钉4道，采用孔径150mm，入射角10º~15º，土钉长度为8~10m，土钉配筋采用2Φ14的二级螺纹钢筋。土钉水平间距1.6m，垂直间距1.6m，呈梅花型布置，外面铺设Φ6钢筋网，土钉纵横向采用Φ14钢筋焊接，喷射细石混凝土面层厚不小于80mm，喷射混凝土强度等级C20，基坑边坡按1：0.20放坡。土钉具体布置方式见“土钉设置情况表”及“土钉墙剖面图”。采用轻型井点降水，沿基坑周围布置，降至基坑底部以下0.5m。土钉设置情况表表2—2土钉倾角（°）埋深（m）长度（m）第一排101.48第二排153.010第三排154.610第四排106.28图1土钉墙剖面图3基坑边坡稳定性的FLAC—3D分析目前国内多采用有限元数值分析方法进行基坑变形规律研究，土体本构关系多简化为线弹性模型或非线弹性模型，由于基坑土体力学性能多具弹塑性体特征，因而其模型结果与实际检测数据偏差较大。本文选用FLAC—3D作为计算程序，是一种基于连续介质的三维显式有限差分数值分析方法,特别适合于模拟岩土类材料和各种支护结构的三维力学行为。将研究对象离散为若干六面体单元,每个单元在给定的边界条件下遵循指定的线性或非线性本构关系,如果单元应力使得材料屈服或产生塑性流动,则单元网格可以随着材料的变形而变形,这就是所谓的拉格朗日算法。FLAC—3D采用差分方法，每一步计算结果与时间相对应，比较接近实际的模拟岩土工程的施工过程。该程序采用人机交互式的批命令形式执行，在计算过程中可以根据施工过程对计算模型和参数取值等进行实时地调整，达到对施工过程进行实时仿真的目的。3.1计算模型和计算参数除边界效应的原则下，充分考虑深基坑的具体形态特征和客...