摘要
基坑的稳定性验算是基坑工程设计、施工中必不可少的一环，若基坑的稳定性得不到保障则会造成大量的人员伤亡和财产损失。而在用地日益紧张的大环境下，窄型基坑的稳定性更为牵动人心。既有的专家学者在此前就已经对此做了大量的分析研究，但还未能有一个统一的方法；本文分析窄型基坑嵌固稳定性破坏、隆起稳定性破坏的破坏机理及其滑移面，进而采用能量法推导相应的新计算公式，具体研究内容及结论如下： （1）设计窄型基坑的模型试验，并建立相应的 PLAXIS 3D 有限元数值模型，经过数值模拟结果与模型试验结果对比说明有限元数值模拟所得结果的合理性。通过改变数值模拟中基坑围护结构的弹性模量实现嵌固深度稳定性破坏和隆起稳定性破坏互不影响的模拟方法；建立不同宽度的基坑数值模拟模型进行嵌固深度稳定性计算及隆起稳定性计算，分析基坑宽度对稳定性破坏模式及其滑移面的影响。结果表明：基坑宽度对于嵌固深度稳定性破坏的坑内滑移面影响较大而对坑外滑移面影响较小；对隆起稳定性破坏的坑内、外滑移面影响范围都会产生影响；所得的滑移面变化规律可为后面的推导提供一定依据。 （2）基于前文得出的窄型基坑嵌固深度稳定性破坏的破坏模式及其滑移面结合传统计算中所采用的滑移面，量化分析基坑宽度对于嵌固深度稳定性破坏时滑移面的影响；采用此滑移面将基坑内外滑移体进行划分，分别计算其滑动力矩及抗滑力矩，进而得出新的嵌固深度稳定性安全系数计算公式；将此公式与现有方法对比验证并进行算例分析。结果表明：新的计算公式在基坑较宽时与既有方法误差较小，在基坑较窄时比既有方法结果更大、更合理；参数分析表明新的安全系数随着最下道支撑点距坑底距离的增大而减小，随着土体粘聚力、内摩擦角和土体与围护结构间摩擦角的增大而增大；在算例应用中也表明相同的窄型基坑采用此方法比既有方法可将基坑围护结构嵌固深度减小20%。 （3）基于前文对窄基坑隆起破坏模式及滑移面的研究，并结合前人相关研究成果，选择了更合理的滑移面，并对其进行了定量分析；在基坑抗隆起稳定性安全系数的计算方面，采用了不同的方法进行比较，发现能量法相比极限平衡法，更完整地考虑了滑移体，并减少了相应的假设，从而使得计算结果更加合理；为了考虑基坑宽度的影响，引入了竖向土体应力，并推导出了新的基坑抗隆起稳定性安全系数的计算公式。对新公式进行算例验证和参数分析，发现：新的基坑抗隆起稳定性安全系数计算公式相对于现有方法更好地考虑了基坑宽度的影响，因此计算结果更为准确和可靠。此外，新的安全系数计算公式对于基坑插入比、土体粘聚力、土体内摩擦角以及墙土摩擦角等参数更为敏感。
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