葛曉永， 王興亞， 宋林輝*， 王旭東

(1.南京市江北新區(qū)中心區(qū)發(fā)展有限公司， 南京 211800； 2.南京工業(yè)大學(xué)數(shù)理科學(xué)學(xué)院， 南京 211800；3.南京工業(yè)大學(xué)交通運輸工程學(xué)院， 南京 211800)

隨著中國經(jīng)濟快速發(fā)展，城市地鐵建設(shè)規(guī)模不斷擴大。通常地鐵車站的分布形式為狹長型，采用明挖順作法施工，開挖深度一般在15～20 m，若是換乘站則會更深。在地鐵車站基坑開挖的過程中，為了保證基坑的安全和穩(wěn)定，且不對周邊建筑物造成影響，需對其圍護結(jié)構(gòu)進行合理的設(shè)計與施工。然而，現(xiàn)行的設(shè)計中，通常將地鐵車站基坑簡化為二維的平面問題來考慮，這是不準確的，因為基坑是一個三維的空間結(jié)構(gòu)，存在顯著的空間效應(yīng)。

黃強[1]較早提出了空間效應(yīng)概念。劉建航等[2]結(jié)合上海地區(qū)軟土流變特性和深基坑工程經(jīng)驗，提出了考慮時空效應(yīng)的基坑工程動態(tài)設(shè)計施工方法。隨著基坑工程數(shù)量的增加，后續(xù)有關(guān)尺寸效應(yīng)的研究主要基于實測數(shù)據(jù)分析和有限元計算兩種手段開展。實測數(shù)據(jù)分析方面，劉念武等[3]發(fā)現(xiàn)邊角效應(yīng)能夠減小側(cè)向位移的平面應(yīng)變比。任彥華等[4]發(fā)現(xiàn)深基坑開挖過程中沿擋土墻方向上空間效應(yīng)的主要影響范圍為2倍坑深的范圍。樓春暉等[5]結(jié)合溫州某大型深基坑工程的監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)基坑邊角對圍護墻變形以及地表沉降具有明顯限制作用。奚家米等[6-7]重點分析了基坑自身變形及周邊環(huán)境的變形在不同時空條件下的表現(xiàn)形式與內(nèi)在聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)基坑的空間效應(yīng)影響程度沿遠離坑角方向衰減，且基坑長深比越大，空間效應(yīng)表現(xiàn)得越明顯。有限元計算方面，李連祥等[8]利用PLAXIS 3D建立了能夠考慮基坑空間效應(yīng)的三位整體有限元模型，得到了基坑陰角、陽角及開挖寬度對支護結(jié)構(gòu)的影響。 陳江等[9]基于空間效應(yīng)，運用PLAXIS建立軟土地區(qū)深基坑的優(yōu)化模型，對原方案的基坑分區(qū)、支撐的水平和豎向布置進行調(diào)整。項龍江等[10]借助PLAXIS 3D分析尺寸效應(yīng)對基坑土壓力與變形的影響，發(fā)現(xiàn)小尺寸深基坑的土壓力較正?；右　Ｓ釙缘萚11]運用ABAQUS建立無支護與有不同支護體系的基坑數(shù)值模型，發(fā)現(xiàn)內(nèi)支撐能在一定程度上抑制基坑的空間效應(yīng)。

綜上所述，空間效應(yīng)作為深基坑施工指導(dǎo)原則被實際工程廣泛運用，但現(xiàn)有研究不論是現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)分析還是數(shù)值模擬計算得到的大多是定性結(jié)論，定量的結(jié)果較少，且研究對象基本是挖深較小的建筑基坑。以南京江北新區(qū)地鐵車站基坑為對象，運用有限元軟件建立數(shù)值模型，在將數(shù)值結(jié)果與實測數(shù)據(jù)對比驗證有限元模型有效的基礎(chǔ)上，變化基坑的長寬比，計算不同挖深下的支護結(jié)構(gòu)變形，并與相應(yīng)的平面二維剖面分析結(jié)果進行比較，以定量分析狹長型地鐵基坑的空間效應(yīng)。

1 工程概況

1.1 基坑情況

南京江北新區(qū)某地鐵基坑工程如圖1所示，基坑總長405 m，寬度52 m，采用明挖順作法施工，分為A、B、C 3個區(qū)，最先施工A區(qū)。

圖1 地鐵車站基坑示意圖

A區(qū)基坑采用內(nèi)撐式地下連續(xù)墻支護體系，如圖2所示。地鐵線路區(qū)域根據(jù)開挖深度的變化，沿豎向設(shè)置4～7道支撐，包括砼土支撐和鋼支撐，其他區(qū)域設(shè)三道混凝土支撐，具體參數(shù)如表1所示。

表1 支護結(jié)構(gòu)計算參數(shù)

圖2 A區(qū)基坑支護平面布置圖

由表5可見，對于長寬相等的方形基坑，不論是淺坑、還是深坑，其位移比均為1.0。另外，隨著長寬比的增加，矩形坑的位移比從2.7增加到3.9；矩形淺坑的位移比從7.5增加到13.9，但增幅逐漸變?。痪匦紊羁拥奈灰票葎t在小幅增長后便趨于穩(wěn)定，且深寬比越大，位移比有減小趨勢。

表2 土層計算參數(shù)

1.2 數(shù)值建模與驗證

由圖11可見，對于淺基坑(如H/B=0.5)，二維平面應(yīng)變數(shù)值模型的計算結(jié)果和L/B=3的三維數(shù)值模型計算結(jié)果是更加接近的；而對于深基坑(H/B>1)，二維平面應(yīng)變數(shù)值模型的計算結(jié)果和L/B=2的三維數(shù)值模型計算結(jié)果最接近。另外，當L/B>3以后，圍護結(jié)構(gòu)的水平位移便趨于穩(wěn)定，變化很小。因此，只有長寬比為3左右的淺坑和長寬比為2左右的深坑，才適合采用二維剖面計算方法。

建模中進行了以下假定：①土體為彈塑性材料，采用Mohr-Coulomb本構(gòu)模型；②地下鋼筋混凝土地連墻和支撐中的混凝土和鋼筋作為整體考慮，采用線彈性本構(gòu)關(guān)系；③每層土都是均勻分布的；④計算時不考慮與時間有關(guān)的物理量。考慮到基坑開挖影響范圍大小一般為深度的3倍左右，本模型尺寸取為250 m(長)×150 m(寬)×100 m(深)，如圖3所示。

圖3 有限元模型

模型的底面采用固定端約束，4個側(cè)面均采用垂直該面方向的鏈桿約束，支護結(jié)構(gòu)采用嵌入土體的約束方式。開挖前先進行地應(yīng)力平衡，然后通過單元的“生死”功能來實現(xiàn)土體的分層開挖和支撐的逐層設(shè)置。

由于基坑施工條件極其復(fù)雜，因此需要將數(shù)值模擬計算結(jié)果和實測數(shù)值進行對比，并由此反演土層參數(shù)，以保證數(shù)值模擬可以較好地反映基坑開挖過程中的受力變形情況。

圖4為A區(qū)基坑長邊中點處地連墻深層水平位移的計算值與實測值對比情況，可見地下連續(xù)墻變形的實測曲線和數(shù)值模擬曲線在趨勢上是一致的，數(shù)值上也相差不大。

2.1.1適用條件東北黑土區(qū)各種類型侵蝕溝均適用，特別適合來水量較大、溝道比降較大、溝道較深、侵蝕嚴重的發(fā)展型中型侵蝕溝。

開展確權(quán)劃界工作，落實經(jīng)費是關(guān)鍵。管理范圍確權(quán)劃界所需的經(jīng)費應(yīng)列入年度工程投資概算，逐年足額撥付；各級政府要合理減免水庫管理范圍內(nèi)確權(quán)劃界過程中發(fā)生的各類費用。2011年水利部發(fā)布了《關(guān)于開展全國重要飲用水水源地安全保障達標建設(shè)的通知》（水資源〔2011〕329號），2013年環(huán)保部和財政部聯(lián)合牽頭了對重點江河湖泊進行生態(tài)保護的項目《江河湖泊生態(tài)環(huán)境保護項目資金管理辦法》（財建〔2013〕788 號），均對水庫生態(tài)建設(shè)提出要求。遼寧省水利廳以實現(xiàn)對水源地一級保護區(qū)進行封閉為目的，借助以上項目資金，統(tǒng)籌結(jié)合，推進了水庫的確權(quán)劃界工作。

圖4 地連墻深層水平位移計算值和實測值對比

2 數(shù)值計算方案

如表3所示，固定基坑的寬度，通過改變基坑的長度和分層開挖，得到不同長寬比和深寬比基坑的變形。

依據(jù)尺寸比將上述基坑歸納為6種類型，如圖8、表4所示，將長度、寬度和深度均相等定義為方形坑，寬度和深度相等但小于長度的基坑定義為矩形坑，并以此為基準，將其余尺寸基坑分類為方形淺坑、方形深坑、矩形淺坑和矩形深坑4種。

影響深基坑空間效應(yīng)的因素有很多，包括基坑幾何尺寸、土體特性以及圍護結(jié)構(gòu)的剛度等，本文主要探討基坑幾何尺寸與空間效應(yīng)間的關(guān)系。現(xiàn)基于前述基坑數(shù)值模型，變化基坑的尺寸，建立六個不同長寬比的地鐵基坑數(shù)值模型，通過計算和對比分析深基坑的空間效應(yīng)，并與相應(yīng)的二維剖面分析結(jié)果比較，得到狹長型地鐵基坑的空間效應(yīng)對支護結(jié)構(gòu)變形的影響。

表3 基坑尺寸參數(shù)

依據(jù)基坑的尺寸大小，在坑內(nèi)設(shè)置支撐體系，包括角撐和對撐，如圖5所示。計算過程中，對每種基坑設(shè)置4種開挖深度，并相應(yīng)地設(shè)置多層支撐，共形成24種基坑數(shù)值模型，如圖6所示，據(jù)此建立的6種基坑的數(shù)值模型如圖7所示。

圖5 6種基坑的支撐平面布置圖

圖6 基坑支撐豎向布置圖

L為基坑長度； B為基坑寬度

關(guān)注學(xué)生的行為表現(xiàn)，是為了分析這些行為背后的動機、誘因，并前瞻這種行為可能帶來的后果，進而制定行之有效的輔導(dǎo)措施。如，低年級兒童活潑好動、容易激動，但行為背后的動機卻不盡相同。有些學(xué)生擾亂課堂秩序，可能是想挑戰(zhàn)權(quán)威，也可能是想引起教師和同學(xué)的注意，也可能僅僅是覺得好玩，也可能只想跟風(fēng)玩玩，還可能是有負面情緒的排解……同樣的行為，卻有千差萬別的誘因和動機。因此，只有教師前期關(guān)注與了解學(xué)生，才能摸清學(xué)生問題的癥結(jié)，進而對癥下藥，這樣就會取得事半功倍的效果。

圖8 基坑尺寸參數(shù)示意圖

表4 基坑分類

3 基坑空間效應(yīng)量化分析

3.1 基坑變形計算結(jié)果

通過對上述6種基坑以及相應(yīng)的平面應(yīng)變數(shù)值模型開展計算，可以得到不同開挖深度下的支護結(jié)構(gòu)的變形分布。為更直接地觀察和分析，將四種挖深下、不同長寬比基坑的長邊最大水平位移、短邊最大水平位移以及長短邊最大位移比提取出來，如表5所示。

豬場寄生蟲感染的發(fā)生和發(fā)展取決于多種因素：①豬圈被前批感染動物污染的程度；②畜舍環(huán)境條件是否有利于活蟲量持續(xù)加大和(或)蟲體的存活；③豬場中所存在的寄生蟲的類型；④豬場的條件是否適合寄生蟲通過直接接觸的方式進行傳播。

總而言之,給予膀胱癌術(shù)后患者穴位按摩可進一步改善患者膀胱功能,加快其恢復(fù)速度,避免尿潴瘤現(xiàn)象的發(fā)生,值得臨床領(lǐng)域采納和推廣。

工程場地較為平整，根據(jù)勘察報告所示，土體的分類主要分為填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粉土、粉質(zhì)粉土、黏土、粉土、細砂、粗砂等，具體土層參數(shù)如表2所示。

表5 基坑長短邊最大水平位移及比值

3.2 最大水平位移對比分析

為對空間效應(yīng)開展量化分析，以L/B=1.0基坑在相應(yīng)挖深下的最大水平位移為基準，將其他長寬比基坑的長邊最大水平位移與之相比，得到位移比，并繪制成圖9(a)。由圖9(b)可見，對長邊而言，規(guī)律很明顯，淺坑隨長寬比的增加，位移比達到8，而深坑的位移比在3左右，且一旦L/B>3以后，位移比趨于穩(wěn)定。

圖9 基坑長邊、短邊最大位移比隨長寬比的變化

以L/B=1.0基坑在相應(yīng)挖深下的最大水平位移為基準，將其他長寬比基坑的短邊最大水平位移與之相比，得到位移比，并繪制成圖9(b)。由圖9(b)可見，對短邊而言，規(guī)律性不是很明顯，主要是短邊的位移值變化不是很大，當基坑為H/B<1.0的淺坑時，位移比隨基坑長寬比的增加而減??；而當基坑為H/B>1.0的深坑時，位移比隨基坑長寬比的增加而增加。但不管是減小還是增大，變化幅度僅在0.6～1.1。

另外，為分析基坑長邊和短邊的最大位移隨深寬比的變化規(guī)律，以L/B/H=1.0的方形坑的最大水平位移為基準，將其他長寬比基坑在不同開挖深度下的長邊最大水平位移與之相比，得到位移比，并繪制成圖10(a)。由圖10(a)可見，長邊的位移比隨深寬比的增加而增大，當L/B>3以后，位移比隨深寬比的變化便基本重合。

山洪發(fā)生時，由于水流流速大，對河床造成強侵蝕或攜帶樹木、巨石流動。為減輕水流攜帶物給下游重要設(shè)施造成的損害，需要采用攔擋工程保護河床及下游重要設(shè)施。山洪溝治理工程常見的攔擋壩有谷坊和柵格壩兩種。谷坊是在山洪溝上游修建的攔水截砂的低壩，其作用是防止溝床沖刷下切和溝岸坍塌，截留泥沙，固定溝床坡降。谷坊型式應(yīng)根據(jù)溝道地形、地質(zhì)、洪水、當?shù)夭牧?、谷坊高度、谷坊失事后可能造成損失的程度等條件比選，可采用土石谷坊、砌石谷坊、鉛絲石籠谷坊、混凝土谷坊等。谷坊位置應(yīng)選在溝谷寬敞段下游窄口處，山洪溝道沖刷段較長的，可順溝道由上到下設(shè)置多處谷坊。

同樣，以L/B/H=1.0的方形坑的最大水平位移為基準，將其他長寬比基坑在不同開挖深度下的短邊最大水平位移與之相比，得到位移比，并繪制成圖10(b)。由圖10(b)可見，短邊的位移比也隨深寬比的增加而增大，且基本呈線性變化，即挖深越大，變形就越大。

圖10 基坑長邊、短邊最大位移比隨深寬比的變化

綜合上述24種基坑的位移比可見，矩形淺坑的長短邊最大位移比值最大，一般在10以上，矩形坑和矩形深坑次之，在3.0左右變化，方形坑最小，均為1.0。數(shù)值計算所得定量結(jié)果證實了基坑空間效應(yīng)發(fā)生機理根本原因在于基坑邊界的限制，且據(jù)圣維南原理可知這種限制必然有一定的影響范圍。

3.3 二維剖面設(shè)計方法適用性分析

在基坑工程設(shè)計中，通常采用剖面設(shè)計方法，即用二維平面應(yīng)變計算模型代替實際三維基坑的設(shè)計計算，為驗證該設(shè)計方法的合理性和適用性，沿長度方向截取橫剖面，進行平面分析，最后將平面分析的結(jié)果與三維分析的結(jié)果進行對比分析，如圖11所示。

圖11 基于二維和三維分析的基坑位移值對比

依據(jù)上述地鐵車站基坑A區(qū)的支護設(shè)計方案，采用有限元分析軟件進行三維數(shù)值建模。

4 結(jié)論

在驗證基坑數(shù)值模型有效的基礎(chǔ)上，對6種不同長寬比、4種挖深的共24個三維基坑和1個對應(yīng)的平面應(yīng)變二維基坑開展數(shù)值計算，并對特征部位的變形進行對比分析，得出如下結(jié)論。

洪澤縣是江蘇省中小河流治理重點縣之一，近年開展了眾多中小河流治理工作，為提高區(qū)域防洪除澇能力，保障地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮了巨大作用。本文介紹了洪澤縣中小河流整治的經(jīng)驗，初步探索了平原水網(wǎng)地區(qū)河流治理方案，借此為類似地區(qū)河流治理提供借鑒。

(1)隨著基坑長寬比的增大，基坑短邊圍護結(jié)構(gòu)的水平位移變化不明顯，而基坑長邊圍護結(jié)構(gòu)的水平位移變化相對較大，當長寬比為L/B為2～10時，長邊水平位移明顯大于短邊水平位移。長短邊中點水平位移(不同深度)比值規(guī)律為：淺坑隨長寬比的增加，位移比達到8，而深坑的位移比在3左右，且一旦L/B>3以后，位移比便趨于穩(wěn)定。

(2)當基坑長寬比為1

農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展不穩(wěn)定、不均衡的現(xiàn)實，導(dǎo)致針對農(nóng)業(yè)的貸款風(fēng)險較大，農(nóng)業(yè)銀行在提供相關(guān)服務(wù)時的保障性能較弱，與農(nóng)業(yè)發(fā)展的實際需求不匹配，很多時候主要是控制風(fēng)險，限制準入，從而破壞了扶貧積極性；同時，由于貨幣政策的支持力度跟不上，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)銀行扶貧動力有限。

(3)在工程設(shè)計中，只有長寬比為3左右的淺坑和長寬比為2左右的深坑，才適合采用二維剖面計算方法。

基坑工程設(shè)計中，應(yīng)考慮到基坑的空間效應(yīng)影響，對于規(guī)范里的相同變形控制要求，則長短邊隨著長寬比的增大，長邊中間范圍內(nèi)應(yīng)加強圍護結(jié)構(gòu)的剛度。