基坑開挖對(duì)鄰近任意角度建筑物影響的有限元分析

（廣東核力工程勘察院 廣東廣州510800）

（廣東核力工程勘察院 廣東廣州510800）

當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各大城市對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)投放力度比較大，隨處可見每個(gè)城市都有一定的工程。這些工程的建設(shè)，在對(duì)于選址打地基都有一定的要求。在基坑開挖的問題上，要關(guān)注周邊的地質(zhì)情況再進(jìn)行一定的挖掘。本文就是圍繞基坑開挖對(duì)鄰近任意角度建筑物影響的有限元分析，針對(duì)基坑對(duì)建筑物的影響，采取最合適的方式進(jìn)行工程建設(shè)。

基坑任意角度建筑物

對(duì)于建筑物的建設(shè)，施工隊(duì)伍要保證工程的質(zhì)量，在進(jìn)行施工的時(shí)候就要合理的去考慮怎樣施工才能不出現(xiàn)坍塌等現(xiàn)象。建筑物建設(shè)的過程中，既要滿足人們對(duì)于美觀上的需求，更要保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。所以在基坑開挖的時(shí)候，如果周邊有鄰近建筑物的時(shí)候，要考慮基坑的開挖是否會(huì)影響建筑物發(fā)生變形，要合理進(jìn)行估算保證基坑開挖減少對(duì)建筑物的影響。

1 有限元的模型

在基坑開挖對(duì)鄰近任意角度建筑物影響的分析的時(shí)候，首先要對(duì)其進(jìn)行一個(gè)模型的模擬實(shí)驗(yàn)。這樣進(jìn)行分析可以使數(shù)據(jù)更加的精準(zhǔn)，在建設(shè)的過程中能夠避免一些事故的發(fā)生。

首先就是應(yīng)該對(duì)基坑進(jìn)行一定的分析，要了解基坑開挖的深度，對(duì)于基坑周圍的地質(zhì)環(huán)境要進(jìn)行一定的勘測，使其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與土地之間能夠有一個(gè)緩沖點(diǎn)。在進(jìn)行模擬的時(shí)候，要考慮施工過程中建筑物是否會(huì)位移。對(duì)于基坑周圍的建筑物進(jìn)行模型試驗(yàn)，看看建筑物在受外力的時(shí)候自身的承載力是否會(huì)使基坑變形。在對(duì)基坑進(jìn)行挖掘的時(shí)候，要考慮到挖出的層面，通過挖掘會(huì)不會(huì)產(chǎn)生一定的松動(dòng)情況，造成基坑周圍的地質(zhì)不堅(jiān)固。

在對(duì)基坑進(jìn)行模擬的時(shí)候，可以對(duì)基坑的支撐采用板單元進(jìn)行試驗(yàn)。這樣試驗(yàn)可以避免坑外土體位移受到支撐不均勻布置的影響，通過這樣的模擬形式就可以了解到基坑開挖對(duì)鄰近任意角度建筑物的影響?？梢约薪鉀Q在開挖過程中給建筑物帶來的影響，減少對(duì)建筑物損壞的可能性。

除了要了解基坑的狀況外，還要了解土質(zhì)的情況。對(duì)基坑周圍的土質(zhì)進(jìn)行采集，然后運(yùn)用到模擬實(shí)驗(yàn)中，考慮土質(zhì)的硬化程度。根據(jù)硬化程度來了解，在進(jìn)行開挖的時(shí)候土質(zhì)是否會(huì)遭受重大的影響。對(duì)于土質(zhì)的分析可以了解到基坑周圍的堅(jiān)固性，對(duì)任意角度的挖掘是否可以進(jìn)行，如果土質(zhì)比較松軟，就不適合進(jìn)行任意角度的挖掘，這會(huì)給建筑物帶來一定的影響，如果土質(zhì)比較堅(jiān)硬就可以考慮對(duì)其進(jìn)行一定的挖掘。

在挖掘的時(shí)候要考慮到建筑物的構(gòu)造，對(duì)建筑物使用什么樣的材質(zhì)進(jìn)行考察，了解建筑物整體的高度，下面的地基有多深，建筑物的房梁在什么方位，哪些柱子主要支撐著建筑物，通過這些就可以考慮到建筑物與土質(zhì)之間的位移關(guān)系，看出是否會(huì)對(duì)建筑物有影響。

2 基坑開挖周圍因素的考慮

沒有建筑物的時(shí)候，基坑的開挖也會(huì)有一定的影響。通過實(shí)驗(yàn)我們可以了解到土體的剛度與應(yīng)變有著重要的關(guān)系，尤其是當(dāng)土體發(fā)生極小應(yīng)變時(shí)，土體的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實(shí)驗(yàn)時(shí)候的剛度。對(duì)于我們要進(jìn)行的基坑的挖掘，一定的實(shí)驗(yàn)土體一般是保持在一定的范圍內(nèi)，土體的剛度與應(yīng)變的大小在實(shí)驗(yàn)中沒有得到相應(yīng)的體現(xiàn)。所以如果對(duì)剛度與應(yīng)變的關(guān)系進(jìn)行忽略的話，就會(huì)導(dǎo)致在實(shí)際工作中對(duì)基坑進(jìn)行挖掘的時(shí)候產(chǎn)生一定的誤差。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)，在對(duì)基坑開挖進(jìn)行有限元分析的時(shí)候，如果不考慮到應(yīng)變大小這一因素的話，就會(huì)使坑外沉降分布范圍比較大。這樣就會(huì)在無形之中對(duì)基坑周圍的建筑物會(huì)產(chǎn)生一定的沖擊，讓人們低估了其對(duì)建筑物的變形因素，所以對(duì)基坑進(jìn)行開挖的時(shí)候要把應(yīng)變的大小考慮進(jìn)去。

基坑在開挖的時(shí)候，要考慮到角度的問題。由于建筑物在建造的過程中都有自己的角度，與基坑的距離又都不同，所以在沉降的分布上也不同。所以要對(duì)建筑物的角度進(jìn)行一定的分析，通過分析我們可知建筑物墻體的沉降對(duì)于坑外土體的沉降影響不大。建筑物的沉降與沒有建筑物的沉降在曲線的變化上基本保持一致，但在坑外沉降的頂點(diǎn)和底點(diǎn)的位置上就會(huì)有一定的沉降，主要是建筑物本身的承載力就會(huì)隨之時(shí)間的推移進(jìn)行下沉。

通過對(duì)比不同角度的建筑物的下沉，建筑物墻體與基坑邊緣的夾角越大，建筑物對(duì)坑外土體的沉降作用就會(huì)增大。當(dāng)建筑物垂直于基坑邊緣的時(shí)候，建筑物對(duì)坑外土體沉降的作用就最小。由此可見，建筑物自重作用下，建筑物的沉降就會(huì)比沒有建筑物的沉降值大，而且隨著建筑物與基坑的夾角增大，建筑物自重的影響對(duì)坑外土體的增大逐漸的減小。對(duì)于建筑物因基坑開挖產(chǎn)生的變形進(jìn)行考察，會(huì)發(fā)現(xiàn)建筑物離基坑較近的時(shí)候，建筑物就會(huì)有不同程度的變形扭曲的情況。所以在對(duì)基坑進(jìn)行開挖的時(shí)候，要考慮到周圍建筑物沉降的因素，對(duì)其進(jìn)行合理的挖掘。

3 基坑對(duì)建筑物的影響

建筑物與基坑呈現(xiàn)不同角度的時(shí)候，建筑物的沉降分布主要還是取決于地面的沉降變化。如果沉降線一直與基坑保持平衡，就不會(huì)給建筑物帶來一定的影響。當(dāng)建筑物的墻體與基坑不垂直的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生一定的扭曲。建筑物達(dá)到沉降的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)的時(shí)候，建筑物就會(huì)產(chǎn)生明顯的扭曲。所以在進(jìn)行開挖的時(shí)候，要對(duì)基坑周邊的情況進(jìn)行不同的分析，了解它對(duì)建筑物的影響。

4 結(jié)論

綜上所述，通過模型進(jìn)行模擬試驗(yàn)，可以讓我們更好的了解到基坑挖掘?qū)ㄖ锏挠绊?。建筑物與基坑之間的距離也是影響建筑物的因素之一，當(dāng)建筑物的土體沉降曲線的扭曲程度較小的時(shí)候，建筑物的扭曲變形與扭轉(zhuǎn)變形在一定程度上是較小的。所以在進(jìn)行基坑的挖掘的時(shí)候，要考慮到基坑周圍的一些環(huán)境因素。建筑物的變形與建筑物本身的結(jié)構(gòu)、建筑物與基坑之間的距離、地質(zhì)條件等都是有關(guān)系的，所以在進(jìn)行基坑挖掘的時(shí)候要分層次進(jìn)行考察，根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行開挖的工作，保證工作在進(jìn)行的時(shí)候能夠減少差錯(cuò)。

[1]鄭剛,李志偉.基坑開挖對(duì)鄰近不同樓層建筑物影響的有限元分析 [J].天津大學(xué)學(xué)報(bào),2012,09:829-837.

[2]李志偉,鄭剛.基坑開挖對(duì)鄰近不同剛度建筑物影響的三維有限元分析 [J].巖土力學(xué),2013,06:1807-1814.

[3]李志偉.軟土地區(qū)深基坑開挖對(duì)鄰近建筑物影響的三維有限元分析 [D].天津大學(xué), 2011.

基坑開挖對(duì)鄰近任意角度建筑物影響的有限元分析

■張帆 邢旭亮

TV5[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-233-1

邢旭亮（1988～），男，碩士，助理工程師，研究方向?yàn)閹r土工程。