PDF《朱合华第34 卷第4期应用力》

何广杰等,

2009 [11] ) .此外还有多重响应面法(何军涛等,

2012 [12] ) ,支持向量机方法(张庆和邹正盛,

4 应用力学学报第34 卷2012 [13] ) ,改进单纯形法(肖铭钊等,2011 [14] ) 等.这些优化算法的引入,能够在一定程度上提 高反分析的精度,但是难度较大,需要开展大量 的编程运算,应用门槛偏高,不利于工程技术人 员掌握.因此,研究方便易行的参数优化方法是 很有必要的. 本文以厦门市某一地铁深基坑实例为背景, 土体本构模型选择考虑土体小应变特性的 HSS 模型, 通过周边土层位移和基坑支护挡墙的位移 的实测数据与有限元分析结果进行拟合, 在常用 的极差和标准差指标基础上, 提出优化控制目标, 结合施工工况, 将反分析优化刚度参数与正分析 预测坑外地表沉降相结合, 提出一种简便易行的 参数优化方法.

2 工程概况 2.1 深基坑设计概况 厦门轨道交通一号线一期城市广场车站总 长198.6m,标准段基坑宽度 21.7m,基坑坑底在 16.5m 左右,采用明挖顺筑法.该基坑采用钻孔 灌注桩+内支撑围护体系,围护桩布置Ф1000@1200 (mm),桩底嵌入坑底以下约 8m. 共设置

4 道支撑,第一道为混凝土支持,断面 800mm*800mm,水平间距 9.7m.其余

3 道为 钢支撑,Ф609,t=16mm,水平间距 3.25m.基 坑典型横断面如图

1 所示. 图1基坑围护结构剖面图 Figure

1 Profile of the retain structures on the deep excavation 2.2 土体初始参数 根据工程地勘报告结合工程经验, 确定土体 物理力学参数的初始值如 表1所示. 表1土体物理力学参数初值 Tab.1 initial value of the soil'

s physical parameters 属性(property) 人工填土(artificial fill) 淤泥质土(mucky soil) 粉质黏土(silty clay) 残积砂质黏性土(residual sandy sticky clay) 重度(Unit weight) /kN/m3

18 16.7 18.4 18.5 /kPa 7.0E3 5E3 10.0E3 18.0E3 /kPa 7.0E3 5E3 10.0E3 18.0E3 /kPa 35.00E3 25E3 40.0E3 54.00E3 应力相关指数(Stress correlation index)m 0.5 0.75 0.5 0.5 黏聚力(Cohesion)c /kPa

25 13

37 31 摩擦角(Frictional angle)φ /°

15 12

15 23 /kPa 70E3

50 E3

80 E3 108.0E3 γ . 4E-4 5E-4 3E-4 3E-4 渗透系数(Permeability coefficient)k /m/d 0.5 0.0005 0.003 0.05 泊松比(Poisson'

s ratio) 0.2 0.2 0.2 0.2 参考围压(Reference stress) /kPa

100 100

100 100 侧压力系数(Lateral pressure coefficient) 0.741 0.792 0.741 0.609

3 弹塑性分阶段位移反分析方法 3.1 优化对象的选择 3.1.1 反分析参数 由于 HSS 模型具有

13 个输入参数,同时对全 部参数进行反分析是不现实的.这是因为各参数间 存在相关性,对具有相关性的参数同时进行反分析 容易造成结果的非唯一性(木林隆等,2012 [15] ) . 根据理论特点及工程分析经验, 选定 HSS 模型中的 初始剪切模量 、 小应变参数 . 和三轴实验割线 模量 等三个刚度参数进行优化分析,而小应变 土体硬化的其他参数作为定量,但是对于高精度分 析本身而言,参数浮动幅度较小,且由于基于实测 位移的反分析,所以,三个刚度参数如果取到合理 值,也是可能吸收消化小应变土体硬化本构中其他 定量参数的 3.1.2 位移指 选择深 为位移指标 起挡墙外剪 形主要是主 素共同作用 3.1.3 分析的 根据厦 主要为淤泥 淤泥质土、 究对象的土 3.1.4 研究断 选取基 线17 和轴线 结构支护形 数高精度优 图2所示. Figur 3.2 评估计算 借助极 的公式.极 为评估 式做一定调 为: 其中, 的误差. 指标 深基坑的地表 标.这是由于 剪切带的滑动 主动土压力、 用的结果. 的土层 厦门地区的地 泥质土、粉质 粉质粘土和 土层. 断面 基坑标准剖面 线20 对应的 形式相同,均 优化.研究剖 图2轴线 re