基坑开挖对邻近任意角度建筑物影响的有限元分析

（广东核力工程勘察院 广东广州510800）

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当前我国经济的迅速发展，各大城市对于基础设施的建设投放力度比较大，随处可见每个城市都有一定的工程。这些工程的建设，在对于选址打地基都有一定的要求。在基坑开挖的问题上，要关注周边的地质情况再进行一定的挖掘。本文就是围绕基坑开挖对邻近任意角度建筑物影响的有限元分析，针对基坑对建筑物的影响，采取最合适的方式进行工程建设。

基坑任意角度建筑物

对于建筑物的建设，施工队伍要保证工程的质量，在进行施工的时候就要合理的去考虑怎样施工才能不出现坍塌等现象。建筑物建设的过程中，既要满足人们对于美观上的需求，更要保证人们的生命财产安全。所以在基坑开挖的时候，如果周边有邻近建筑物的时候，要考虑基坑的开挖是否会影响建筑物发生变形，要合理进行估算保证基坑开挖减少对建筑物的影响。

1 有限元的模型

在基坑开挖对邻近任意角度建筑物影响的分析的时候，首先要对其进行一个模型的模拟实验。这样进行分析可以使数据更加的精准，在建设的过程中能够避免一些事故的发生。

首先就是应该对基坑进行一定的分析，要了解基坑开挖的深度，对于基坑周围的地质环境要进行一定的勘测，使其内部的结构与土地之间能够有一个缓冲点。在进行模拟的时候，要考虑施工过程中建筑物是否会位移。对于基坑周围的建筑物进行模型试验，看看建筑物在受外力的时候自身的承载力是否会使基坑变形。在对基坑进行挖掘的时候，要考虑到挖出的层面，通过挖掘会不会产生一定的松动情况，造成基坑周围的地质不坚固。

在对基坑进行模拟的时候，可以对基坑的支撑采用板单元进行试验。这样试验可以避免坑外土体位移受到支撑不均匀布置的影响，通过这样的模拟形式就可以了解到基坑开挖对邻近任意角度建筑物的影响。可以集中解决在开挖过程中给建筑物带来的影响，减少对建筑物损坏的可能性。

除了要了解基坑的状况外，还要了解土质的情况。对基坑周围的土质进行采集，然后运用到模拟实验中，考虑土质的硬化程度。根据硬化程度来了解，在进行开挖的时候土质是否会遭受重大的影响。对于土质的分析可以了解到基坑周围的坚固性，对任意角度的挖掘是否可以进行，如果土质比较松软，就不适合进行任意角度的挖掘，这会给建筑物带来一定的影响，如果土质比较坚硬就可以考虑对其进行一定的挖掘。

在挖掘的时候要考虑到建筑物的构造，对建筑物使用什么样的材质进行考察，了解建筑物整体的高度，下面的地基有多深，建筑物的房梁在什么方位，哪些柱子主要支撑着建筑物，通过这些就可以考虑到建筑物与土质之间的位移关系，看出是否会对建筑物有影响。

2 基坑开挖周围因素的考虑

没有建筑物的时候，基坑的开挖也会有一定的影响。通过实验我们可以了解到土体的刚度与应变有着重要的关系，尤其是当土体发生极小应变时，土体的刚度远远高于实验时候的刚度。对于我们要进行的基坑的挖掘，一定的实验土体一般是保持在一定的范围内，土体的刚度与应变的大小在实验中没有得到相应的体现。所以如果对刚度与应变的关系进行忽略的话，就会导致在实际工作中对基坑进行挖掘的时候产生一定的误差。

根据实验，在对基坑开挖进行有限元分析的时候，如果不考虑到应变大小这一因素的话，就会使坑外沉降分布范围比较大。这样就会在无形之中对基坑周围的建筑物会产生一定的冲击，让人们低估了其对建筑物的变形因素，所以对基坑进行开挖的时候要把应变的大小考虑进去。

基坑在开挖的时候，要考虑到角度的问题。由于建筑物在建造的过程中都有自己的角度，与基坑的距离又都不同，所以在沉降的分布上也不同。所以要对建筑物的角度进行一定的分析，通过分析我们可知建筑物墙体的沉降对于坑外土体的沉降影响不大。建筑物的沉降与没有建筑物的沉降在曲线的变化上基本保持一致，但在坑外沉降的顶点和底点的位置上就会有一定的沉降，主要是建筑物本身的承载力就会随之时间的推移进行下沉。

通过对比不同角度的建筑物的下沉，建筑物墙体与基坑边缘的夹角越大，建筑物对坑外土体的沉降作用就会增大。当建筑物垂直于基坑边缘的时候，建筑物对坑外土体沉降的作用就最小。由此可见，建筑物自重作用下，建筑物的沉降就会比没有建筑物的沉降值大，而且随着建筑物与基坑的夹角增大，建筑物自重的影响对坑外土体的增大逐渐的减小。对于建筑物因基坑开挖产生的变形进行考察，会发现建筑物离基坑较近的时候，建筑物就会有不同程度的变形扭曲的情况。所以在对基坑进行开挖的时候，要考虑到周围建筑物沉降的因素，对其进行合理的挖掘。

3 基坑对建筑物的影响

建筑物与基坑呈现不同角度的时候，建筑物的沉降分布主要还是取决于地面的沉降变化。如果沉降线一直与基坑保持平衡，就不会给建筑物带来一定的影响。当建筑物的墙体与基坑不垂直的时候，就会导致建筑物产生一定的扭曲。建筑物达到沉降的最低点和最高点的时候，建筑物就会产生明显的扭曲。所以在进行开挖的时候，要对基坑周边的情况进行不同的分析，了解它对建筑物的影响。

4 结论

综上所述，通过模型进行模拟试验，可以让我们更好的了解到基坑挖掘对建筑物的影响。建筑物与基坑之间的距离也是影响建筑物的因素之一，当建筑物的土体沉降曲线的扭曲程度较小的时候，建筑物的扭曲变形与扭转变形在一定程度上是较小的。所以在进行基坑的挖掘的时候，要考虑到基坑周围的一些环境因素。建筑物的变形与建筑物本身的结构、建筑物与基坑之间的距离、地质条件等都是有关系的，所以在进行基坑挖掘的时候要分层次进行考察，根据实际的情况进行开挖的工作，保证工作在进行的时候能够减少差错。

[1]郑刚,李志伟.基坑开挖对邻近不同楼层建筑物影响的有限元分析 [J].天津大学学报,2012,09:829-837.

[2]李志伟,郑刚.基坑开挖对邻近不同刚度建筑物影响的三维有限元分析 [J].岩土力学,2013,06:1807-1814.

[3]李志伟.软土地区深基坑开挖对邻近建筑物影响的三维有限元分析 [D].天津大学, 2011.

基坑开挖对邻近任意角度建筑物影响的有限元分析

■张帆 邢旭亮

TV5[文献码]B

1000-405X（2016）-10-233-1

邢旭亮（1988～），男，硕士，助理工程师，研究方向为岩土工程。