【软土地的基坑支护整体方案设计与计算10000字（论文）】

一、绪论（一）基坑工程概况基坑工程是岩土工程的主要内容，是目前基础工程中日益普遍的重要环节，尤其是大型土木工程，无一例外地涉及到这一领域。因此，熟练掌握这一专业设计技能，对于从事相关专业设计的人员来说是非常重要的。根据支护结构的设置目的，一般要求基坑支护结构同时具备三个方面的作用[1-3]：(1)挡土作用，保证基坑周围未开挖土体的稳定，使基坑内有一个开阔、安全的空间。(2)控制土体变形，保证基坑相邻的周围建筑物和地下管线在基坑内结构施工期间不因土体向坑内的位移而收到损害。(3)截水作用，保证基坑内场地达到无水施工作业条件，不影响周围水位变动。80年代以来，随着我国经济发展，基础埋深逐步增大，基坑深度也随之增加，基坑支护问题也变得更加复杂。基坑支护是一项综合性的岩土工程，涉及面广，不但包括土力学中的强度、变形、稳定问题，同时还涉及土及支护结构的共同作用问题，并及施工密不可分，所以要求设计人员具备结构力学、土力学、地基处理、原位测试等多学科知识。深基坑支护工程已成为目前工程建设引人注目的热点，当今深基坑支护工程具有以下特点[4-5]：(1)建筑趋向高层化，基坑向更深层发展。(2)基坑开挖面积增大，宽度超过百米，长度达到上千米，整体稳定性要求更高。(3)在软弱地层中的深基坑开挖易产生较大的位移和沉降，对周围环境可造成较大的影响。(4)深基坑施工运行周期长，对临时性基坑支护有更高的牢固性要求。(5)深基坑支护系统不再只是临时性支护结构，而是参及到加固及改善建筑物的基础和地基作用当中。目前，主要采用的基坑支护类型有：土钉墙支护、水泥深层搅拌桩支护、桩锚联合支护、喷锚网支护、地下连续墙支护和内支撑支护等。（二）基坑支护设计原则基坑支护工程设计的总体原则为[6-8]：贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。除了应满足工程设计要求外，尚应做到因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源。基坑支护设计要求安全性、经济性、适用性三方面统筹兼顾、同时满足。安全性包含两个方面，一是支护结构自身强度满足，结果内力必须在材料强度容许范围内。二是支护结构及被支护体之间的作用是稳定的，要求支护结构具有足够的承载力，不产生过量的变形。经济性要求在设计中通过运用先进技术和手段，充分把握支护结构特征，通过多方案比较，寻求最佳设计方案，使支护结构造价最低。适用性是指方案在施工中采用适当的工艺、工序，可以使设计更经济合理，既满足规范要求，又不过量配置材料，也不影响支护结构的使用功能。支护结构设计应考虑其结构水平变形、地下水的变化对周围环境的水平及竖向变形的影响，对于安全等级为Ⅰ级和周边环境变形有限定要求的Ⅱ级建筑基坑，应根据周边环境的重要性、对变形的适应能力及土的性质等因素确定支护结构的水平变形限值[9]。（三）基坑支护设计的一般规定在选择基坑支护方案前，应完成下列工作[10]：(1)搜集详细的工程地质、水文地质及地基基础等资料。(2)根据工程的设计要求，确定基坑支护的目的、范围和达到的各项技术经济指标。(3)结合工程情况，了解本地区基坑支护经验和施工条件以及其他地区相似场地上同类工程的基坑支护经验和使用情况等。设计前应认真分析地质地层条件、周边环境及基坑特征，综合考虑以确定支护结构的平面布置及高度位置。根据地层、荷载、环境、技术和经济条件确定支护结构类型及截面尺寸，支护结构应及周围环境相协调，保证支护结构设计符合相应规范、条例的要求。基坑支护方法的确定按下列步骤进行：(1)根据荷载大小结合地形地貌、地层结构、地质条件、地下水特征、环境情况和对临近建筑的影响等因素，初步选定几种可供考虑的基坑支护方案。(2)对初步选定的基坑支护方案，分别从原理、适用范围、效果、材料来源及耗材、机具条件、施工进度和对环境的影响等方面进行技术经济分析和对比，选择最佳的基坑支护方法，必要时也可选择两种或多种基坑支护措施组成的综合方法。(3)对已选定的基坑支护方法，宜按建筑物安全等级和场地复杂程度，在有代表性场地上进行相应的现场试验或试验性施工，并进行必要的测试，以检验设计参数和处理效果，如达不到设计要求时，应查找原因并采取补救措施或修改设计。基坑支护结构整体是一个各部分有着内在联系的共同作用系统，设计时要综合考虑地层的物理力学性质、上部荷载位置、支护结构的选型、材质、施工方法、环境影响、造价及工期等多种因素。（四）基坑支护类型因基坑作业易引发群死群伤，所以在建设施工中对基坑进行支护是尤为重要的。基坑支护的目的与作用有以下几点[11]：1.保证基坑边坡稳定性，要保证足够的施工空间。2.保证周围建筑及设施不受破坏。3.保证基坑工程施工作业面在地下水位以上。4.基坑支护的重要作用是保障施工作业的安全，也可以理解为就是一种土体安全防护。基坑支护主要类型有以下几个[12-14]：1.钢板桩此方法较为简单的支护，成本低，一般用于软地层，如图1.1所示。图1.1钢板桩结构2.地下连续墙此种设计能够很有效的提升建筑刚度，并且同时也能提高建筑的防水性能，此结构一般用于黏土及沙土地区。如图1.2所示图1.2地下连续墙支护结构3.柱列式的灌注桩的排桩支护支护方式主要分为密排和疏排两种，此方法一般需要截面较大的钢筋进行浇筑，保证钢筋混泥土的可靠性，为了方式渗水，一般采用高压注浆的方式。如图1.3图1.3柱列式的灌注桩的排桩支护4.边坡开挖其适用于场地开阔，土质较好，周边无复杂地形，无临边建筑物或构筑物的的条件下施工。如图1.4所示图1.4边坡开挖5.SMW工法桩SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法,即在水泥土桩内插入H型钢等(多数为H型钢,亦有插入拉伸式钢板桩、钢管等),将承受荷载与防渗挡水结合起来,使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。施工时基本无噪声,对周围环境影响小;结构强度可靠,凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用。如图1.5所示图1.5SMW工法桩6.高压旋喷桩高压旋喷桩一般是通过利用高压将水泥射入土层内，形成水泥土，相互搭接形成排桩,用来挡土和止水。如图1.6所示图1.6高压旋喷桩7.钻孔灌注桩此方法较为环保，施工无噪音出现，对周围建筑影响较小，一般情况下支护稳定性高、位移变形小，有利于施工缩短工期。如图1.7所示图1.7钻孔灌注桩8．土钉墙.土钉墙与上述支护作用有所不同，他是起到主动嵌固的作用，可以更加能提高边坡稳定性，使得基坑在开挖后亦能保持稳定。如图1.8所示图1.8土钉墙.9.水泥土重力式挡墙其形式一般分为两种，分别为双轴或三轴水泥土搅拌桩，搅拌桩可按搭接施工，搭接长度控制在150mm~200mm，挡墙顶面宜设置混凝土面板；一般土层条件下，搅拌深度小于16m的应优先选用造价更低的双轴，超过16m的应选用三轴，遇到淤泥等软弱土层，水泥掺量适当提高；结构如图1.9所示图1.9水泥土重力式挡墙对于基坑支护施工一般应遵守以下要求：1.严格按照国家和地方标准执行设计，设计方案确定后经单位总工程师审批，并报总监理工程师审批，符合规范及法律法规要求才能施工。2.深基坑施工必须解决地下水位，一般采用轻型井点抽水，使地下水位降到基坑底1.0m以下，须有专人负责24h值班抽水，并应做好抽水记录，当采取明沟排水时，施工期间不得间断排水，当构筑物未具备抗浮条件时，严禁停止排水。3.深基坑土方开挖时，多台挖土机之间间距应大于10m，挖土由上而下，逐层进行，不得深挖。4.深基坑上下应挖好阶梯或支撑靠梯，禁止踩踏支撑上下作业，基坑四周应设置安全栏杆。5.人工吊运土方时应检查起吊工具，工具是否牢靠，吊斗下面不得站人。6.在深基坑边上侧堆放材料及移动施工机械时，应与挖土边缘保持一定距离，当土质良好时，应离开0.8m以外，高度不得超过1.5m。7.雨季施工，坑四周地面水必须设排水措施，防止雨水及地面水流入深基坑，雨季开挖土方应在基坑标高以上留15~30cm泥土，待天晴后再开挖。8.深基坑回填土要四周对称回填，不能一边填满后延伸，并做好分层夯实。（五）本章小结本章首先介绍基坑目前额的发展概况，以此来引出本文所研究的内容，再介绍基坑支护设计原则和基坑选择的方式，本文例举出常见的10大基坑支护形式及其各自的优缺点，为本文设计基坑支护选择做出参考。二、基坑支护整体方案设计（一）工程概况该工程位于某东部沿海城市元江路中心线分布，处于软土地区。本工程项目为四栋住宅楼，基坑面积1200m²，基坑周长30*40m，基坑深4.9m。根据周围的施工环境和本地的土层条件，确定基坑安全等级为Ⅱ级，边坡的安全等级为Ⅱ级，进而得知基坑的安全等级的重要性系数为1.0。（二）场地土层参数场区地形较为平坦，工程地质条件如下：第一层：素填土，层厚平均为1.1m，下部多为生活垃圾，含有机质，和少量的建筑垃圾，地层下部约有30㎝的素土。第二层：冲填土，可塑，层厚平均为1.5m，含褐色、褐黄色Fe、Mn质氧化斑及结核，向下状态变软，粉粘含量增加，局部呈粉质粘土。第三层：粉质粘土，中密～流塑，层厚平均为0.8m，层状～薄层状，砂质粉土厚5～20cm，局部呈粉土层状，淤泥质土含量下部较高，逐渐向淤泥质粘土过渡。第四层：粉质粘土，中密～流塑，层厚平均为0.5m，层状～薄层状，砂质粉土厚5～20cm，局部呈粉土层状，淤泥质土含量下部较高，逐渐向淤泥质粘土过渡。第五层：粉质粘土、粘土，层厚平均为3.7m。第六层：粉质粘土，含有机质及泥质结核，层厚平均为4.9m。第七层：粉质粘土～草绿色粉质粘土，层厚平均为6.3m，见氧化物斑点及细小结核。表1土层物理力学参数如下表1土层物理力学参数土层厚度（平均值）重度γ粘聚力C内摩擦角（m）（KN/m3）(kPa)(°)素填土1.119.5810冲填土1.518.434.514.9粉质粘土0.817.826.713.5粘质粉土0.518.420.825.6淤泥质粉质粘土3.717.316.610.4粉质粘土4.918.952.415.7粉质粘土6.318.538.815.4（三）水文地质条件该场地主要地下水类型为潜水，勘察期间测得场地地下潜水水位如下：初见水位埋深2.20～2.40m，相当于标高1.82～1.58m。静止水位埋深1.30～1.50m，相当于标高2.72～2.48m。本基坑场地为浅水，主要通过降水进行补给，排泄方式主要是蒸发，水位的高低随季节变化而变化，每年的涨降幅度为0.5-1mm之间。（四）支护方案选择根据本工程的地质资料可以看出，地层多数为软弱的淤泥质粘土层。本工程基坑支护设计需要考虑以下几点：A、用于软土地层，开挖深度为5m～11m的基坑。B、排桩支护的噪音小比较环保，同时能够增大地基刚度，当场进行浇筑，对周边建筑等有很小的影响。C、桩身质量取决于施工工艺及施工技术水平，施工时需作排污处理E、排桩加锚杆支护的优点在于造价经济，土方开挖及主体结构施工方便。在基坑内部施工时，开挖土方与支撑互不干扰，尤其是在不规则的复杂施工场所，以锚杆代替挡土横撑，便于施工。本基坑工程的特点是地基土层以粉质粘土为主，周围建筑物距离基坑距离4.2米，对变形要求较高，沉降要求较小，水平位移不得大于61mm。因此，围护结构的设计应满足上述要求。综合考察现场的周边环境、道路及岩土组合等条件，为尽可能避免基坑开挖对周围建筑物影响，综上所述，经过分析最终决定采用排桩加锚杆支护，其中排桩采用钻孔灌注桩。三、基坑支护设计及验算（一）支护验算1、基坑支护设计依据1.《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）-国标。2.《混凝土结构设计规范》（GB50204）-国标。3.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）-国标。4.《建筑地基基础设计规范》（GBJ15-31-2003）-某东部沿海城市标准。5.《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-2012）-行业标准。2、基坑支护设计本工程场地面积较小，勘察布点均布设置，桩间距1000mm，且该工程对基坑周边建筑物影响较大，五个孔大小一致，采用直剪固结快剪指标水土分算进行计算。灌注桩尺寸：φ600@1000，桩长（9.9-0.6）=9.3m,嵌固深度暂定为5.0m，基坑开挖深度4.9m，计算时考虑施工荷载5kPa，及周边房屋荷载30kPa作为超载。图2孔土层分布图3、附加超载P根据上述描述，本文设置支护的大小为φ600@1000，支护的深度为9.9，基坑挖深为4.9m，最终得到灌注桩在土层里面的示意图如图2所示。图2灌注桩在土层里面的示意图本次总共涉及1道支撑，支护中心标高为-1.1m,基坑附近存在附加载荷，附加载荷分别为施工荷载5kPa，及周边房屋荷载30kPa作为超载，基坑与支护和土层示意图如图3所示。图3基坑与支护和土层示意图上图中h=0.5m，x=0.6m，s=45deg,这是开挖时需要的施工所需参数，表2给出了施工载荷和周边房屋载荷的边界及载荷大小。表2外加载荷的边界及载荷大小。编号P(kPa或kN/m)a(m)b(m)c150.7202306300.54、水平载荷根据超载下水土压力计算方法，由朗肯土压力计算理论可以计算出土作用下的侧向压力，假设忽略支护桩和土之间的摩擦，地下水上部土体不考虑水的作用，水平载荷计算依据《建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012》。对于地下水位上部土体，可根据如下公式进行计算：其中：ci、土粘聚力和内摩擦角；kai、kpi土的压力系数；σak、σpk土中竖向应力标准值（kpa），按照《建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012》标准执行；pak主动土压力强度标准值（kpa）；若pak<0,则取0对于水土分算的土层，按照如下公式计算：其中、为计算点的水压力，按照《建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012》执行。对于静止地下水，按照如下公式计算：其中：为地下水重度。为基坑外侧地下水位至主动土压力强度计算点的垂直距离（m）；为基坑地下水位至被动土压力强度计算点的垂直距离（m）；土的竖根据表1给出的土的物理参数，最终计算得出各土的压力系数表，如表3所示。表3各土层压力系数表（主动和被动）土层厚度（m）（1）-11.10.700.841.421.20（1）-21.50.590.771.691.3（2）-10.80.620.791.611.27（2）-20.50.400.632.521.59（3）3.70.680.831.461.21（4）-11.90.570.761.741.32（4）-26.30.580.761.721.31本计算取地下水深为0.9m，=10kN/m³；地面超载取q=0KN/m2；基坑重要性系数γ0=1.00。带入公式，最终得到各主动土层的压力分布载荷如表4所示。表4各主动土层的压力分布载荷土层厚度（平均值）（m）(kPa)(kPa)素填土0-0.9（无地下水）0.5612.8450.9-1.1（有地下水）/16.175冲填土1.5-27.85-5.42粉质粘土0.87.08518.95粘质粉土0.522.10828.788淤泥质粉质粘土3.744.94100.304粉质粘土4.912.21526.78粉质粘土6.3//计算得到各主动土层的压力载荷合力及作用点如表5所示。土层厚度（平均值）土压力荷载合压力载荷合力作用点位置作用点（距离顶部）（m）(KN)(m)素填土0-0.9（无地下水）60.590.9-1.1（有地下水）2.91冲填土1.5-24.951.68粉质粘土0.8293.7883.06粘质粉土0.512.7243.66淤泥质粉质粘土3.7268.75.99粉质粘土4.9189.4总的土压及位置/293.7888.34同理也可以得到被动土的压力分荷载、压力水平荷载合力及作用点。最终绘制各载荷分布图如图4所示。图4载荷分布图5、支点力计算1.弯矩零点位置基坑底面下的支护最下端为弯矩零点位置，此位置距离基坑底面距离为，则根据：最终得到：2.计算支点力设定弯矩零点位于第五层图内：则距离基坑开挖面5.34m，计算支点力：则合力为：作用点距离设定弯矩零点的距离计算：设定弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的：水平抗力作用点离设定弯矩零点的距离：设定锚杆插于离地面1.5m的位置处，则弯矩零点为所以支点力为根据上述力和力矩的计算，最终得到岩土的包络图如图5所示。图5包络图6、桩身弯矩计算以上已算得可以知道剪力为零的点在基坑底上部的主动土压力层中，且在第五层土中。所以设剪力为零的点在3.7m以下，令，为基坑顶到剪力为零的点的距离.则有：剪力为零的土压力：则此层的土压力因为距基坑顶为处的剪力为零，则有：得则由于最大弯矩点即为剪力零点，即最大弯矩可表示为：7、配筋计算本文设计的支护为600@1000，可转化为的矩形梁等效配筋，本文采用的是C25混泥土，钢筋选用Ⅱ级，最终通过等级查表可得到：其中：、、分别是混泥土轴向破坏强度设计值、钢筋强度设计值和混泥土轴向抗拉破坏强度值。计算系数可知：最终得到：根据上述计算，本文选取的16的配筋，箍筋选用8的螺旋箍。（二）地基承载力验算根据普朗得尔（prandtle）地基极限承载力公式计算，设定桩底的平面为基准面，如图6所示：图6地基承载示意图得到维护桩底地基承载的安全系数：最终得到：则得到设计满足要求。（三）整体稳定性验算整体稳定性验算方法由很多，本文采用的是圆弧滑动条分法进行验算，采用此方法时，整体稳定性应当符合如下公式：其中：安全系数，1.35、1.3、1.25分别为一级、二级、三级的下限。、为图的粘聚力和摩擦角等参数。普朗得尔（prandtle）地基极限承载力公式圆弧滑动条分法整体稳定性验算如图7所示。图7整体稳定性验算根据公式，最终得到根据要求可知，整体稳定性设计满足要求。（四）本章小结本章首先对工作基坑支护方式进行调研，最终选取排桩加锚杆支护，其中排桩采用钻孔灌注桩。然后进行土水平载荷、支点力、支点弯矩等进行计算，在这个基础上并对配筋进行选取，本文选取的是16的配筋，箍筋选用8的螺旋箍。分别采用普朗得尔（prandtle）地基极限承载力公式和圆弧滑动条分法验证本文基坑设计的承载力和整体稳定性，根据验算满足设计要求。四、有限元计算及校核（一）有限元建模1、模型简化及其装配在abaqus软件中，直接进行建模，本文采用的是二维建模方式，其中桩采用的是梁单元践行建模，最终在ABAQUS软件中对模型进装配，得到装配图，如图4.1所示，文采用的单位为m、Pa、T、N、S。图4.1装配图2、材料参数设置及分析步材料参数的正确与否对分析结果有很大的影响。本文土体分为六层，每层的土壤类型和尺寸如表4.1所示。层号地层名称层厚(m)重度KN/m3粘聚力KPa内摩擦角（º）压缩系数MPa-1压缩模量MPa渗透系数（cm/s）地基承载力（Kpa）①杂填土2.1②粘质粉土1.218.420190.494.043.0×10-4130③砂质粉土与淤泥质粘土互层6.017.81418.50.643.476.2×10-490④淤泥质粘土7.817.116101.272.013.3×10-760⑤粘土3.017.2169.50.882.623.0×10-7150⑥粉质粘土5.419.443200.247.404.2×10-6155支护采用混泥土C25,弹性模量为28Gpa,泊松比为0.3，材料的密度为2.5g/cm3，材料参数如表3.2所示。表1C25#材料属性材料名称密度/g/m³杨氏模量/MPa泊松比C252.5280000.3本文分为8个分析步，第一步进行地应力平衡；第二步进行支护添加;第三步到第八步开始分层开挖图层。分析步如图4.2所示。图4.2分析步设置3、地应力平衡方法及本文选择在岩土工程数值分析中，首先要对模型进行初始地应力平衡计算。ABAQUS有限元软件有五种初始地应力平衡方法：①自动平衡法；②关键字定义初始地应力法（或在界面操作）；③ODB导入法；④初始应力提取法；⑤用户子程序SIGNI法。由于第五种方法需要一定的编程基础，操作起来太复杂不易掌握，故本文只讲解较为实用的前四种平衡方法。地应力平衡的目标：使土层在自重作用下的变形很小不存在初始位移，只存在初始应力。一般情况下，最大位移达到10-4次幂以下就可以了。本文选取的是ODB导入法，此方法较为简单且容易实现。4、生死单元的应用及支护与土层耦合生死单元用途广泛，可以实现在指定的分析步中移除指定区域单元，同样也可以在之后的分析步中将移除的单元重新激活。生死单元在CAE界面实现方法为：

createinteraction》选择需要移除或者激活的分析步

step并选择modelchange。如图4.3所示中选择step-3使用

modelchange。当开挖每层土时候，即可采用生死单元进行杀死，进而模拟每层土的开挖。图4.3生死单元设置为了简化处理，本文将支护之间采用的是Tie绑定约束，此方法可以有效的处理支护与土之间的接触行为。5、界及网格划分约束土体的左右水平自由度，约束下地面的全部自由度，如图4..4所示。图4.4边界设置本文在经过多次实验，最终选取的单元为结构里面提单元CPE4R，单元的总体尺寸为0.3，局部进行加密处理，网格划分如图4.5所示。单元总数为55778，总结点数为56344。图4.5网格划分（二）地应力平衡计算结果地应力是一种初始的存在于地壳中的天然应力，在岩土力学中，地应力必须予以平衡，本文采用地应力平衡方法为odb导入方法，这种方法使用之前计算过得Gravity结果文件，定义初始应力时直接指定od文件，方法简单且有效。图4.6和图4.7为未平衡地应力时的Z方向应力云图和位移云图。图4.6未平衡地应力应力云图图4.7未平衡地应力位移云图根据上图可知，当不平衡地应力时，土体会出现一定的位移，这个位移会随着建立土体大小规模的变化而变化。图4.8和图4.9为平衡地应力时的Z方向应力云图和位移云图。图4.8平衡地应力应力云图图4.9平衡地应力应力云图对比图4.6和图4.8可知，平衡地应力与否对模型的应力基本不发生变化。对比图4.7和图4.9可知，平衡后的土体初始位移基本位0，从地应力平衡前后土体位移精度的比较可知，本文采用的地应力平衡方法适用可行。（三）开挖过程中支护位移及应力云图变化在开挖过程中支护的水平位移变化如图4.10所示。开挖第一层土开挖第二层土开挖第三层土开挖第四层土开挖第五层土开挖第六层土图4.10开挖过程中支护水平位移随挖深的变化根据上述计算可以看出，在开挖过程中，支护的水平位移是随着开挖深度的变化而变化，当开挖深度为4.9m时，水平位移最大值为0.0217m。水平位移的趋势不随开挖深度的变化而变化，水平位移最大值都发生在支护的顶端，未随开挖深度变化而变化。在开挖过程中支护的应力变化如图4.11所示。开挖第一层土开挖第二层土开挖第三层土开挖第四层土开挖第五层土开挖第六层土图4.11开挖过程中支护水平应力随挖深的变化根据上述计算可以看出，在开挖过程中，支护的水平应力是随着开挖深度的变化而变化，当开挖深度为4.9m时，水平应力不是开挖过程中的最大值，，水平应力的趋势不随开挖深度的变化而变化，水平应力最大值都发生在本次开挖的这一层。（四）开挖过程中土体位移及应力云图变化在开挖过程中土体的位移变化如图4.12所示。开挖第一层开挖第二层开挖第三层开挖第四层开挖第五层开挖第六层图4.12开挖过程中土体的位移变化根据上述计算可以看出，在开挖过程中，土体的位移是随着开挖深度的变化而变化，当开挖深度为4.9m时，水平位移最大值为0.1222m。土体位移变化的趋势不随开挖深度的变化而变化，土体位移最大值都发生在开挖层的中间，位置不随开挖深度变化而变化。在开挖过程中土体的应力变化如图4.12所示。开挖第一层开挖第二层开挖第三层开挖第四层开挖第五层开挖第六层根据上述计算可以看出，在开挖过程中，土体的最大应力值一定发生在土体的最下端，这是由于地应力存在的原因，且最大值与建模土体的大小有关，建模尺寸越大，则应力最大值越大。在支护附近，我们可以看出，当开挖深度较浅时，则开挖位置处的应力较小，但是随开挖深度增大，则开挖土层根部就会发生应力集中，这是由于此处发生了挤压行为而导致应力的集中。（五）本章小结本章主要是对开挖过程模型计算结果进行分析，首先平衡地应力，本文采用的是ODB导入的方法，根据计算结果可知，平衡地应力与否对模型的应力基本不发生变化。但是平衡后的土体初始位移小了很多，从地应力平衡前后土体位移精度的比较可知，本文采用的地应力平衡方法适用可行。其次对开挖过程进行分析，土体在开挖过程中最大位移发生在挖土的中间，且位移随开挖深度的加深而变大，土体的最大应力是跟土体建模大小有关，建模尺寸越大则最大力越大，这是由于地应力存在的原因，在支护附近，我们可以看出，当开挖深度较浅时，则开挖位置处的应力较小，但是随开挖深度增大，则开挖土层根部就会发生应力集中，这是由于此处发生了挤压行为而导致应力的集中。五、总结与展望本文的基坑属于深基坑开挖，设计支护难度大，选择合适的支护较为重要，本文首先对工作基坑支护方式进行调研，最终选取排桩加锚杆支护，其中排桩采用钻孔灌注桩。然后进行土水平载荷、支点力、支点弯矩等进行计算，在这个基础上并对配筋进行选取，本文选取的是16的配筋，箍筋选用8的螺旋箍。分别采用普朗得尔（prandtle）地基极限承载力公式和圆弧滑动条分法验证本文基坑设计的承载力和整体稳定性，根据验算满足设计要求。基于abaqus有限元软件，建立基坑开挖模型，对基坑开挖进行过程进行有限元建模，以期验证本文支护设计的合理性，根据有限元计算可知，本文设计的支护模型在基坑开挖过程中满足设计要求。证明本文设计是可行的。由于时间有限，本文研究内容具有一定的局限性：1模型并未考虑基坑开挖过程中，相邻支护之间的相互影响；2模型未考虑地下水，考虑地下水模型可以改善模型，使得模型更加符合工程实际。