flac3d模拟基坑开挖

3.5 计算模型

计算模型见图3-3~图3-5，X轴为水平方向，Y轴为竖直方向。本模型采用实体单元模拟土体、桩、筏板，其中素混凝土桩长5m，筏板厚2m，筏板嵌入土层0.4m。模型中共有12730个网格点，12542个实体单元。

图3-3 计算模型图

图3-4 开挖完后模型图

图3-5 筏板、桩、空洞模型图

3.5 模拟计算工况

计算过程先对计算域进行初始应力场平衡计算，然后模拟计算地基开挖过程，最后模拟地基土的加固，并施加竖向荷载。

计算分析地基中存在空洞时上层土层开挖后产生的卸荷回弹，以及采用筏板及置换桩加固并施加压力后土层的沉降量

4 计算结果及分析

为便于分析空洞部位的位移应力，对模型中的4个空洞进行编号，见图4-1。计算结果中竖向位移向上为正，向下为负；应力以拉为正，压为负。

图4-1 空洞示意图

4.1 地基中不存在空洞

上层土层开挖后的竖向位移分布见图4-2，由图可知，地基开挖完后在开挖面产生较大的反弹，最大回弹位移为17.8cm。在空洞附近，回弹量比相同高程土层要大，且最大回弹位移均发生在空洞上表面，4个空洞四周的回弹位移极值见表4-1，其中1#空洞虽然埋深较深，但由于其尺寸较大，其最大回弹量与埋深较浅的2#空洞、3#空洞接近，4#空洞则由于埋深较深，且尺寸较小，其最大回弹量也相当较小。

表4-1 地基开挖后空洞四周位移极值统计

图4-2 地基开挖完后竖向位移分布云图

采用混凝土桩加固，并在筏板上施加荷载后地基位移变化量分布见图4-3。由图可知，地基加固后并施加荷载后地基土产生了一定的沉降量，在场地中央的最大沉降量为3.8cm。空洞上表面的沉降量比相同高程的土层大，下表面的沉降量则比相同高程的土层小，空洞最大沉降量均发生在上表面，最小沉降量均发生在下表面，空洞四周的位移极值统计见表4-2，1#空洞尽管其尺寸相对较大，但由于其位于场地边缘，且埋深较深，施加荷载后位移相对较小；尺寸及埋深接近的2#、3#空洞沉降量基本一致；4#空洞虽然埋深较深且尺寸较小，但由于其更接近作用力中心，故产生的沉降量与埋深较浅的2#、3#空洞基本一致。

表4-2 施加荷载后空洞四周位移增量极值统计

图4-3 地基加固及施加荷载后竖向位移变化量分布云图

4.2 应力计算成果及分析

采用混凝土桩加固，并在筏板上施加荷载后地基土的最大主应力及最小主应力分布云图见图4-3、图4-4。由图可知，施加荷载后最大主应力发生在筏板中央，最大值约为-1.27MPa；最小主应力则发生在筏板与土体的接触面，最小值约

为0.65MPa。空洞附近有应力集中现象。

图4-3 地基加固及施加荷载后最大主应力分布云图

图4-4 地基加固及施加荷载后最小主应力分布云图