基于灰色关联度的深基坑支护敏感因素分析

黄明辉，陈乐意

（南昌航空大学土木建筑学院，江西 南昌 330063）

0 引 言

因城市建设需求，深基坑工程多位于建筑物密集地区，若基坑支护项目出现事故，可能对周边环境造成重大损失.因此在基坑工程设计和施工过程中，有必要对影响基坑开挖变形的若干因素进行重要性分析，以便随时调整基坑支护及施工作业参数，加强对基坑变形的预测[1].在基坑工程的安全性能评定中，基坑稳定性受支护结构形式、岩土体材料等诸多因素影响，具有较大的随机性，影响围护结构变形和周边地层沉降的因素较为复杂，基坑支护稳定性与影响因素间呈复杂的非线性关系[2].

针对深基坑变形因素的敏感性分析，迄今已有部分学者展开过相关研究.董秀竹等[3]以武汉某深基坑工程为例，对影响基坑支护变形的基坑分层厚度、基坑内衬厚度、挖土宽度进行系统分析，通过对三项施工参数的灰色关联分析，研究得出不同施工参数对基坑支护稳定的影响性强弱，为指导基坑经济化与信息化施工提供参考.闫威[4]将灰色关联度理论与层次分析法相结合，提出一种灰色关联改进模型，并将此种灰色关联模型应用于基坑工程支护方案分析，研究结果表明灰色关联度理论可较好地适用于基坑支护方案制定，具有较强的工程应用价值.唐江明等[5]为预测某基坑工程坡顶位移，分别采用BP 神经网络法、时间序列ARMA 模型、灰色关联分析法对基坑稳定性进行系统分析，研究结果表明基于灰色关联度理论的分析模型具有明显优点，其稳定性较强，且误差满足工程要求，有利于基坑工程的长期预测.

以往学者的研究结果表明，采用灰色关联分析方法[6]可较好的对敏感性因素进行优化分析，然而目前针对基坑工程的相关研究尚有欠缺，且其研究方向离散型较强，并未针对基坑支护结构参数、岩土体参数等方面展开全面、系统的论述.因此本文采用有限元分析方法，并基于灰色关联度理论[7]，对选取的各类影响因素进行分析和排序，以确定各主行为（影响因素）间的关联关系强弱，计算出各敏感性因素对基坑扰动的主次关系，有助于揭示基坑支护作用机理，也为基坑支护设计方案优选和基坑信息化施工提供参考.

1 灰色关联分析方法

定义X0＝（x0（1），x0（2），…，x0（n））为各分析对象的参考数列，其比较数列为：

定义某实数γ（x0（k），xi（k）），n 为样本数量，若该实数

满足：

（1）规范性：

（2）接近性：

则γ（x0，xi）为x0与xi的灰色关联度，γ（x0（k），xi（k））为x0与xi在点k 处的关联系数[8].

运用灰色关联分析方法的主要分析过程如下：

①确定参考数列x0与比较数列xi（i＝1，2，…，m），得出各项数列初值像为：

②数列去量纲处理

因参考数列与比较数列物理意义有所不同，且其单位与数量级也有较大差异，无法直接进行比较，因此在进行灰色关联分析时，应对各数列数据去量纲化处理，以消除各数列量纲影响.去量纲方法较多，通常有初值、均值、极差变换等多种方法，本节选用均值法对数据进行去量纲处理，定义样本数量n，样本算术平均数去量纲值则均值法计算公式为：

③定义Δi（k）为参考数列与比较数列差的绝对值，则差异数列Δi表示为：

⑤求关联系数γ（x0（k），xi（k））为：

式中ξ 为分辨系数，一般取值为0.5[9].

⑥求关联度γ（x0，xi）为：

经计算得到的各项敏感因素的关联度中，关联度γ（x0，xi）越大，则该敏感因素影响越大.当 γ（x0，x1）计算数值大于 γ（x0，x2）时，可说明 γ（x0，x2）对基坑变形贡献大于前者，设“≻”为灰色关联序，则二者的敏感性主次关系可表示为 γ（x0，x1）≻γ（x0，x2）.因样本参数已做去量纲处理，计算所得关联度数值无定量含义，只作为同组内各类敏感性因素主次关系的定性分析的参考.

2 有限元模型算例

2.1 工程概述

为系统分析南昌砂-岩复合地层下深基坑变形特征及影响因素，选取南昌市区某深基坑工程为例进行数值分析，该工程支护对象为两层地下室，基坑围护结构采取桩锚支护形式.鉴于该项目基坑支护较深、支护面积大且周边环境复杂等特点，为细化考虑基坑支护效果，并提高后续多组变参数模型的计算效率，选取基坑典型支护段断面展开分析.根据地质状况及工程特点，基坑平均设计深度14.9 m，地下水埋深为5 m，并选用直径1 000 mm 钻孔灌注排桩为主体支护，外设三道直径150 mm 预应力锚索的组合支护形式，其中第一道锚索与第二道锚索长度为20 m，第三道锚索长度为15 m，并依照支护设计要求，下部桩体需嵌固至中风化泥质粉砂岩7 m 及以上深度位置处.考虑基坑工程止水效果，基坑沿支护结构外围设置单排直径850 mm 的三轴搅拌桩形成止水帷幕，三轴搅拌桩需进入强风化泥质粉砂岩0.5 m 以上深度，以切断基坑内外水源补给.经实地钻探，场区内地层由地表向下主要由杂填土、黏土层、砂砾层和泥质粉砂岩构成，各层土体物理力学参数如表1 所示.

表1 土层材料参数

2.2 有限元模型设置

为合理分析基坑施工状态下的土体及围护结构变形情况，有限元分析需合理选取材料模型进行运算.本项目分析模型中，各层土体选取Hardening-Soil 弹塑性土体本构模型参与计算，并根据地质勘查资料对地层分布进行简化处理，使基坑各土层呈水平层状分布.考虑基坑施工影响宽度约为基坑开挖深度的3～4 倍，影响深度约为基坑开挖深度的2～3 倍[10].本项目基坑工程中，基坑开挖深度为14.9 m，为消除模型边界效应影响，基坑外侧取60 m 宽度范围，基坑底部以下范围取52 m 参与运算.

由于基坑围护构件刚度相对岩土体较大，支护结构受力主要表现为弹性变形，因此支护构件选取弹性材料模型参与计算.其中灌注桩采用梁单元模拟，锚索采用植入式桁架单元模拟，止水帷幕桩采用界面单元模拟，岩土体采用平面应变单元建立.模型假设土体渗透性为各向同性，定义降水井为排水界面，设置降水井处节点压力水头值为零.由于三轴搅拌帷幕桩渗透系数相对周边地层很小，因此模型分析设置止水帷幕为不透水边界.考虑基坑外侧材料堆载、施工车辆运行等外界因素影响，模型沿基坑外侧设置大小20 kPa 作用范围10 m 的超载作用.各支护构件的结构参数可详见于表2.基坑工程有限元模型如图1 所示.

表2 基坑支护模型材料参数

3 支护构件参数对基坑变形影响研究

3.1 灌注桩强度敏感性分析

图1 有限元分析模型

基坑工程支护过程中，围护结构变形与桩体强度密切相关，为研究灌注桩强度对基坑整体稳定性影响规律，模型分析以C35 强度等级混凝土为参考，分别对C25～C45 强度等级混凝土下基坑支护稳定展开论述.数值分析过程不改变土体材料参数，并保持其余结构参数不变，通过分析基坑开挖支护完成后支护结构变形、坑外土体沉降差异，对灌注桩强度敏感性进行评述.钢筋混凝土重度取25kN/m3，泊松比取值为0.2[11]，C25～C45强度等级混凝土弹性模量取值[12]如表3 所示.

表3 混凝土强度参数取值 （GPa）

根据有限元计算结果，灌注桩在不同钢筋混凝土强度下，基坑支护构件侧移及坑外地表沉降曲线分别如图2、图3 所示.当混凝土强度较小时，基坑支护桩变形、坑外地表沉降值相对较大.结合胡世飞[13]研究结果，当桩体强度不断增大时，岩土体与支护结构变形逐渐减小，基坑工程亦朝向稳定方向发展.

图2 不同混凝土强度下桩身变形趋势

图3 不同混凝土强度下地表沉降趋势

由图中曲线分布及数值变化可以看出，随着混凝土强度增长，桩体变形与地表沉降现象明显减弱.由此可见，基坑支护稳定对灌注桩强度敏感性较小，提高混凝土强度虽然可以在一定程度上减缓支护结构与地表土体变形趋势，但混凝土强度提升程度越大，后续的支护结构与地表土体变形限制作用越弱.灌注桩混凝土强度到达一定程度后，继续提高混凝土强度等级对控制基坑变形效果而言，不仅支护效果不再明显，并且将会大幅度提高工程费用，造成支护性价比降低.

3.2 支护桩插入比敏感性分析

作为基坑支护设计的重要参数之一，围护结构入土深度对基坑整体稳定性起到关键作用.围护结构入土深度不足，不仅对支护变形值产生影响，更有可能对基坑抗稳定性产生威胁.陈震[14]等采用理论计算与数值分析两种方法对基坑支护桩插入比进行了深入研究，并对基坑插入比进行优化分析.研究结果表明，增加围护结构入土深度，可以有效减小支护体系侧移及坑外地表沉降.而在下卧有基岩的嵌岩支护基坑中，支护结构嵌固深度对基坑的稳定性影响尚未形成统一的认识，需要展开进一步探析.

为分析支护结构嵌固深度对基坑稳定影响，定义支护结构在基坑底部以下嵌固段深度与基坑开挖深度的比值为支护构件插入比.因本项目基坑开挖深度14.9 m，支护桩嵌固深度4.8 m，可知灌注桩插入比为0.32.以插入比0.32 为参照，分别取插入比为0.12、0.22、0.32、0.42、0.52 的5 种研究方案，对5 种不同插入比下的基坑支护结构变形、坑外地表沉降值变化，通过有限元计算得出支护构件插入比对基坑稳定性的影响规律.5种支护结构插入比取值方案见于表4.

表4 灌注桩插入比取值

由二维有限元计算数据，可得出图4、图5 所示支护桩在不同插入比下，基坑支护构件侧移及坑外地表沉降曲线.支护构件插入比与支护结构位移、坑外地表沉降呈负相关关系.由图中曲线分布及数值变化可以看出，当围护结构插入比较小时，支护桩变形与地表沉降数值较大.而随着灌注桩嵌固深度的增加，桩体变形与地表沉降得到有效遏制.在一定范围内，支护桩插入比增大有助于基坑稳定性能，当桩体嵌固深度持续增加时，支护桩入土深度对支护结构侧移及坑外地表沉降的限制作用已明显减弱.

对比图中数据分析可知，支护构件嵌固段为基岩时，因基岩强度相对土体较大，整体力学性能较优异，可为支护桩提供较好的限制作用，因此嵌岩支护基坑可适当减小嵌岩段长度.当支护桩插入比达到一定数值后，继续增加桩体嵌固段长度对限制桩体最大侧移效果微弱，因此在满足基坑抗隆起与抗渗流稳定条件下，应适当选择支护结构嵌固深度，寻求支护体系稳定与工程经济的最优解.

3.3 桩-锚水平间距敏感性分析

图4 不同插入比下桩身变形趋势

图5 不同插入比下地表沉降趋势

在基坑工程开挖支护过程中，支护结构受坑外土压力作用，桩间部分土体因水平向约束不足产生不同程度剥落现象.因桩间土体在临近桩体处的侧向位移较小，在远离桩体处侧向位移较大，而产生非均匀性位移.受土颗粒间粘结力与摩阻力影响，引起桩间与桩后土体抗剪能力的发挥[15]，使土体颗粒形成相互“楔紧”作用[16]，并在一定土层区间范围内产生土拱效应.为分析支护结构水平间距变化对基坑支护稳定影响，吴云刚等[17]以武汉某软土基坑支护工程为例，对影响基坑稳定的围护结构水平间距进行了系统分析.研究结果表明，当支护桩与水平约束构件间距减小时，基坑横向变形及竖向沉降值也不断减小，此时基坑支护逐渐趋于稳定状态.

在本项目基坑工程中，基坑支护采用一桩一锚形式进行支护，灌注桩与锚索初始水平间距为1.2 m.为分析桩锚水平间距变化对基坑稳定影响规律，保持一桩一锚的支护形式不变，对灌注桩与预应力锚索水平间距进行调节.在二者水平间距1.2 m 的基础上，对其间距分别减小0.4 m、减小0.2 m、增大0.2 m、增大0.4 m，分析5 种方案间支护敏感差异.灌注桩与锚索水平间距取值方案如表5 所示.

表5 灌注桩与锚索间距取值 （m）

根据不同桩锚水平间距下的模型分析结果，显示图6、图7 所示基坑支护构件侧移及坑外地表沉降曲线.由图中曲线分布及数值变化可以看出，支护结构位移、坑外地表沉降与基坑桩锚水平间距密切相关，二者在关系曲线上表现为鲜明的正相关关系.当桩锚水平间距较小时，基坑支护效果良好，支护桩变形与地表沉降数值亦较小.随着桩锚水平间距增加，桩间土体剥落程度增大，支护桩与锚索数量减少，支护效果也有所下降.

在数值分析模型中，因支护桩刚度相对土体较大，且受钢筋混凝土自身性质影响，当桩土发生协同变形时，桩体变形主要为弹性变形，因此以往学者利用有限元分析方法对钢筋混凝土材料进行研究时，常采用弹性材料来描述其受力变形行为.在该数值模型中，支护桩采用弹性材料进行分析，由图中桩身水平位移曲线可以看出，因弹性材料特性影响，支护桩桩顶变形与桩身中部最大变形出现相反趋势.其原因为基坑在大体积土方开挖下，中部桩体出现较大程度的侧向变形，引起上部桩体回弹，支护桩以附加变形的形式吸收了部分因基坑开挖产生的释放应力，直接引起桩体沿深度范围内产生不均匀偏移.

图6 不同桩-锚间距下桩身变形趋势

图7 不同桩-锚间距下地表沉降趋势

基坑桩锚支护体系设计时，应同时考虑支护体系强度与桩间土体下滑力，并对桩锚水平间距选取进行适当优化选取，若桩锚水平间距过大，则可能造成基坑支护刚度不足.若设计桩锚水平间距过小，又会造成支护桩与锚索数量多，导致基坑支护的安全储备太大，引起资源浪费.在保证基坑侧壁安全的基础上，应尽量减小支护桩与预应力锚索实际施工数量，以求基坑工程设计与施工的科学性、可持续发展性.

3.4 桩径敏感性分析

基坑工程支护设计中，桩体截面变化对基坑整体支护刚度影响明显.艾建凌[18]研究结果表明，桩体刚度与支护桩桩径成正比.桩体最大侧向位移、坑外地表沉降随着桩径增大而逐渐减小.为分析桩径对基坑支护稳定影响，以0.6 m 的初始桩径为参考，将桩径分别减小0.2 m、减小0.4 m、增大0.2 m、增大0.4 m，并对前后几种不同桩体直径下的基坑支护变形、坑外地表沉降状况展开研究.5 种不同桩径的取值方案如表6 所示.

表6 灌注桩桩径取值 （m）

由模型分析结果，不同截面面积的桩体形式下，基坑支护构件侧移及坑外地表沉降曲线分别如图8、图9 所示.由图中曲线分布及数值变化可以看出，当灌注桩直径较小时，基坑整体支护刚度相对较弱，基坑支护桩变形、坑外地表沉降值则相对较大.以支护桩变形峰值为例来看，桩径分别减小0.2 m、减小0.4 m、增大0.2 m、增大0.4 m 时，基坑灌注桩最大侧移值分别为24.220 mm、34.662 mm、18.809 mm、17.776 mm.桩体最大位移变化幅度分别为40.661%、15.078%、8.552%、13.575%.当桩径分别减小0.2 m、减小0.4 m、增大0.2 m、增大0.4 m 时，坑外地表最大侧移值分别可达17.735 mm、23.359 mm、14.503 mm、13.451 mm.地表最大沉降值变化幅度分别为13.741%、34.509%、5.197%、12.074%.由此可见，在一定范围内增大灌注桩直径可以明显减小基坑整体变形及对基坑周边环境影响.而当桩体直径达到一定程度时，再继续增大支护构件截面，对控制基坑变形效果已不再明显.

图8 不同桩径下桩身变形趋势

图9 不同桩径下地表沉降趋势

3.5 预应力敏感性分析

锚索施工状态下，施加在锚索上的预应力可给锚索注浆段提供足够的先期拉力，增大锚固段与周围土体摩阻力，从而在水平向对基坑支护桩起到积极的约束作用.

为研究锚索预应力对基坑支护构件及坑外地表土体稳定影响，刘东燕等[19]采用有限差分软件FLAC3D，建立基坑开挖支护的三维模型进行仿真分析，并对5 种不同锚索预应力下的基坑侧壁变形及地表沉降展开研究.研究结果表明，锚索预应力越大，基坑侧壁变形及地表沉降程度越小，锚索预应力对限制基坑变形作用明显，可大幅减小坑外土体沉降.本文以300 kN 的预应力初始值为参考，保持其余支护结构参数及施工工艺不变，将锚索预应力分别减小100 kN、减小50 kN、增大50 kN、增大100 kN，分别对前后5 种不同锚索预应力下的基坑支护结构变形、坑外地表沉降值展开探析，利用有限元运算程序计算得出锚索预应力数值对基坑稳定性的影响规律.5 种锚索预应力取值方案见于表7.

表7 锚索预应力取值 （kN）

由模型计算结果，绘制得到图10、图11 所示基坑支护构件侧移及坑外地表沉降曲线.由图中曲线分布及数值变化可以看出，支护结构位移、坑外地表沉降与锚索预应力密切相关.当锚索预应力较大时，提供给注浆段先期拉力越大，由支护桩变形带引起的部分轴向拉力与预应力相互抵消，较大程度缓解了支护桩与锚索侧向附加变形.在一定范围内，锚索预应力数值越大，则锚索可承受的轴向拉力越大.随着锚索预应力的增大，锚索水平向对灌注桩的约束作用越明显，则支护桩变形亦越小.根据“地层损失”理论，基坑开挖过程中，坑外地表沉降均由支护构件变形所引起，因此锚索预应力数值增大，不仅对支护桩侧向位移起到良好的限制作用，也对限制地表沉降起到重要影响.

基坑设计与施工时，应综合考虑锚索预应力取值影响，当预应力取值较小时，锚索与岩土体粘结强度未充分发挥，进而可能造成支护桩水平向约束不足，影响基坑整体稳定性.当锚索设计预应力过大时，因锚索注浆段与岩土体粘结强度有限，造成预应力浪费，且锚索预应力设计值过大，造成施工困难.

图10 不同预应力下桩身变形趋势

图11 不同预应力下地表沉降趋势

3.6 锚索锚固段长度敏感性分析

在城市基坑工程建设中，由于施工场地和空间限制，往往不允许进行放坡开挖.此种情况下，为保障基坑安全性需求，基坑支护结构常配合预应力锚固技术对基坑展开联合支护.基坑预应力锚索可以有效地利用土体强度与自身稳定性，限制支护结构及临近土体变形.而锚索锚固段长度作为锚索设计中的重要一环，其长度大小对于锚索性能的发挥作用明显.为研究锚索锚固段长度对支护结构变形及坑外地表土层沉降影响，黄明辉[20]以南昌某基坑工程为背景建立三维有限元模型，并对影响桩锚支护体系性能的锚杆支护长度、锚固倾角展开了细致的分析，研究结果表明，随着锚杆锚固长度的增大，锚杆与临近土体粘结力不断增大，锚索积极地约束了支护桩体的侧向位移，并在一定程度上限制地表土体沉降的持续发展.

分析模型以第一道锚索注浆锚固长度9 m、第二道锚索注浆锚固段长度11 m、第三道锚索注浆锚固段长度7 m 为基准，对三道预应力锚索的锚固长度同时增加1～4 m，以探析锚索锚固段长度差异对基坑变形影响.5 种方案下三层道应力锚索锚固段长度取值变化见于表8.

表8 锚固长度取值 （m）

由后处理数据来看，基坑支护锚索在不同锚固长度下，基坑支护构件侧移及坑外地表沉降曲线分别如图12、图13 所示.由图中曲线分布及数值变化可以看出，当锚索注浆段较小时，基坑支护桩变形、坑外地表沉降值相对较大.随着锚索注浆段长度增长，桩体变形与地表沉降现象明显减弱.根据图中不同锚固长度下，基坑沉降曲线可以明显看出，受支护桩侧移及锚索自重影响，锚索出现水平向及竖直方向的侧移.因锚索注浆段与临近土体摩擦力作用，引起锚索及周边土体发生协同变形，进而造成锚索尾部上方的地表土层中出现沉降槽.当锚索注浆段长度发生变化时，锚索注浆段位置亦发生改变，深层土体中与锚索发生协同变形的位置区域也有所不同，为弥补深层土体变形，带动地表土体沉降产生，由于深层土体中变形位置的差异，引起地表沉降槽的侧移现象.

图12 不同锚固长度下桩身变形趋势

图13 不同锚固长度下地表沉降趋势

在土层中安置预应力锚索，其与土体共同形成筋土复合结构，可较大程度地提高基坑外侧岩土体抗滑移能力，随着锚固长度的增加，注浆锚固体与土层接触面积增大，锚固体与临近岩土体总粘结力也相应增大，有助于控制基坑侧壁变形.但是在实际工程中，若锚索长度过大，不仅施工质量难以把控，且因基坑场地限制，将远超出建筑红线以外，对周边地下管线及临近建筑后续开发与规划造成不利影响.

4 基坑变形灰色关联分析

4.1 围护结构参数下基坑变形关联度分析

（1）参考数列与比较数列确定

选择基坑支护桩侧移最大值为参考数列，定义桩体变形的矩阵数列为X.并将影响桩体变形的混凝土强度、桩体插入比、桩径、桩锚水平间距、锚索预应力及锚索注浆段长度视为比较数列，将其定义为矩阵数列Z.参考数列与比较数列在本节可表示为：

提取上节各影响因素参数及运算结果如表9 所示，因参考数列数值与比较数列中混凝土弹性模量、插入比、桩径、锚索预应力及锚索注浆段长度呈负相关关系，故将其数值进行倒数化处理，使参考数列与比较数列转变成正相关函数关系.桩锚水平间距与桩身侧移呈正相关，因此不做调整.

表9 各影响参数下支护桩最大侧移值统计

将上表数据汇总，可得参考矩阵与比较矩阵如下：

（2）数列去量纲处理

选用均值法对数据进行去量纲处理，去量纲后的参考矩阵与比较矩阵为：

（3）求差异矩阵Δi

（4）求差异矩阵Δi中二级最大差M 与最小差m

可得关联系数矩阵M

（5）求关联系数矩阵V

（6）由关联系数矩阵求关联度

将关联度排序可知，混凝土弹性模量≻锚索注浆段长度≻桩锚水平间距≻锚索预应力≻桩径≻插入比.即6 项影响因素中，对基坑支护桩稳定影响程度从大到小依次为混凝土弹性模量（混凝土强度）、锚索注浆段长度、桩锚水平间距、锚索预应力、桩径、插入比.

同理，选择坑外地表最大沉降值为参考数列，将影响地表的混凝土强度、插入比、桩径、桩锚水平间距、锚索预应力、锚索注浆段长度视为比较数列，由关联系数矩阵可求得影响坑外地表沉降的关联度排序为混凝土弹性模量≻锚索注浆段长度≻桩锚水平间距≻锚索预应力≻桩径≻桩体≻插入比.即6 种敏感性因素对基坑支护桩、坑外地表沉降关联度排序相同.支护结构参数对坑外地表沉降的影响性能从大到小依次为混凝土弹性模量（混凝土强度）、锚索注浆段长度、桩锚水平间距、锚索预应力、桩径、插入比.

4.2 岩土体参数下基坑变形关联度分析

由经典土力学理论，岩土体粘聚力、内摩擦角、容重数值直接影响土压力大小，决定基坑支护构件受力状态.而弹性模量作为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，可以较大程度地反映出土体与结构材料发生变形的基本性质，在有限元建模分析中作为一项基本参数而体现出重要作用.为控制岩土体参数变化，工程中常通过控制土层中含水量、采用注浆加固、土体夯实等方法以改善岩土体参数，进而提高基坑整体稳定性.因此对不同岩土体参数的敏感性展开研究，具有积极的工程意义.

为分析不同岩土体参数对基坑支护稳定的敏感性，采用前节所述研究方法，选择支护桩侧移与坑外地表沉降的最大值为参考数列.将影响桩体变形的土层粘聚力、内摩擦角、容重、土体弹性模量视为比较数列，将关联度排序可知，土体弹性模量≻土体容重≻粘聚力≻内摩擦角.即4 项影响因素中，对基坑支护桩稳定影响程度从大到小依次为土体弹性模量、土体容重、粘聚力、内摩擦角.

4.3 降水参数下基坑变形关联度分析

利用降水井对基坑底部以上地下水进行疏干，因坑外设置有止水帷幕，抽水状态下基坑内侧地下水位急剧降低，随着基坑开挖深度与地下水降低深度的增加，基坑临近土层中应力场与渗流场难以避免地出现扰动影响，并呈现出复杂且不稳定的形态.降水井抽排水前后，基坑内外两侧地下水位高差不断增大，在基坑桩外侧形成较大的水土压力，对基坑侧壁及支护体系安全造成威胁，更有可能在基坑中形成突涌、侧漏、滑坡等灾害现象.因此对影响地层渗流场的地下水位埋深、土体渗透系数、降水井深度、降水井间距展开研究有利于探明渗流影响下基坑变形破坏机理，对把握基坑支护安全而言具有积极的工程实践意义.

分别选择支护桩侧移最大值、坑外地表沉降最大值为参考数列.并将影响基坑支护稳定的土体渗透系数、地下水埋深、降水井深度、降水井间距视为比较数列.由上节计算方法可求得各类敏感因素关联度，将关联度排序可知，降水井深度≻地下水埋深≻渗透系数≻降水井间距.即4 项影响因素中，对基坑支护桩、地表土体稳定影响程度从大到小依次为降水井深度、地下水埋深、渗透系数、降水井间距.

5 结 语

为研究影响基坑支护稳定的各类敏感性因素，本文从支护构件参数（桩体强度、插入比、桩锚水平间距、桩径、锚索预应力、锚索锚固段长度）、降水参数（土层渗透系数、地下水埋深、降水井深度、降水井间距）、岩土体材料参数（粘聚力、内摩擦角、弹性模量、容重）三个方面展开论证分析，并采用灰色关联度理论，计算出各敏感性因素对基坑扰动的主次关系，以确定各影响因素间的关联关系强弱.得到主要结论如下所示：

（1）在影响基坑稳定的6 项设计影响因素中，支护结构参数对基坑支护稳定、坑外地表沉降的影响程度从大到小依次为混凝土弹性模量（混凝土强度）、锚索注浆段长度、桩锚水平间距、锚索预应力、桩径、插入比；

（2）将关联度排序可知，弹性模量≻土体容重≻粘聚力≻内摩擦角.即4 项影响因素中，对基坑支护桩稳定、坑外地表沉降影响程度从大到小依次为土体弹性模量、土体容重、土体粘聚力、土体内摩擦角；

（3）在基坑降水的4 类影响因素中，影响程度为降水井深度≻地下水埋深≻渗透系数≻降水井间距.即对基坑支护稳定影响程度从大到小依次为降水井深度、地下水埋深、渗透系数、降水井间距.