基于基坑开挖卸荷位移变形的研究

方志华

摘要：基坑变形是指基坑开挖时，由于坑内开挖卸荷，造成围护结构在内外压力差作用下产生位移，进而引起围护外侧土体的变形，造成基坑外土体或建（构）筑物沉降与移动。由于基坑开挖卸荷，土体原有应力状态改变导致土体应力重新分布，其结果必然是导致基坑开挖影响范围内土体应力应变状态的改变。

关键词：基坑；开挖；卸荷；位移变形

引言：

本文分析了基坑开挖卸荷影响范围内的土体卸荷应力路径以及条形基坑和矩形基坑卸荷应力及卸荷变形的计算方法，得知卸荷时改变了土体的应力路径，导致应力应变状态发生变化，影响基坑土体的稳定性，下面将从以下方面对卸荷对基坑的位移变形的影响进行探讨。

一、开挖卸荷对土体特性的影响

基坑在开挖卸荷的不同应力路径下，土体应力——应变曲线与常规的室内三轴试验研究所得出的应力—应变曲线有较大差别，土体的抗剪强度也不同。应力路径对土体抗剪强度主要有以下方面：

1.2开挖卸荷对土体的损伤

损伤是指当固体材料受到特殊的外界因素如恶劣的环境等的影响时，其内部会产生细微裂纹、细微孔洞并且这些裂纹和孔洞会汇合扩展最终造成材料局部劣化乃至破坏。在基坑开挖卸荷的初期，土体处于应力变化发展的初步阶段，应力应变过程较为缓慢，随着开挖深度的增加，卸荷增大导致卸荷应力积累，此时应力变化速率增加，当开挖深度继续增加至土体应力达到某一个临界值时，土体开始出现损伤并且损伤程度随着应力增加而增大。在损伤土力学中把土体开始

根据上述公式，可以推算出基坑卸荷对土体的损伤量，从土体本身特性入手，解决了卸荷条件下土体的强度损伤及应变的变化问题。

二、开挖卸荷土体位移形变

基坑在开挖卸荷时，主要有两种卸荷模式：一是即基坑侧向卸荷，导致基坑周围土体发生水平位移变形；二是竖向卸荷，导致坑底回弹。侧向卸荷特征是土体竖向主应力基本不变而侧向应力由于卸荷的作用逐渐减小，土体向坑内发生主动变形，竖向卸荷则是土体的竖向主应力由于卸荷作用减小，水平向的应力一般认为不变。在这两种主要的卸荷模式下，基坑侧壁土体、坑底土体及支护结构将发生水平变形和竖向变形。

2.1侧向卸荷土压力及水平变形

三、卸荷对基坑稳定性的影响作用

在实际工程中常根据基坑工程的破坏失稳形式，将基坑按照稳定性大致归为三大类：整体稳定性、抗倾覆及滑移稳定性以及抗隆起稳定性等。在评价基坑稳定性时，常以安全系数K作为评判标准。基坑的稳定性的影响因素较多，其中包括受岩土体应力应变和地基土本身特性。在考虑卸荷作用时，卸荷应力路径对土体本身的抗剪强度指标影响较大，开挖时，基坑地基土在侧向卸荷和竖向卸荷作用下会发生侧向位移及基坑竖向回弹变形。因此，在基坑卸荷的特定应力路径下，基坑的稳定性安全系数都会降低，对基坑稳定性产生影响，在工程设计中必须加以考虑。

结束语：

本文主要从开挖卸荷的角度对基坑土体的变形特征进行理论分析，首先从影响土体变形的本质入手分析，阐述了卸荷对土体本身特性的影响，接着对卸荷过程中土体的土压力及变形进行分析，最后在此基础上对开挖卸荷对基坑稳定性的影响进行了理论总结。

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