深基坑支护结构的实用计算方法及其应用

深基坑支护结构构的实用计计算方法及及其应用杨光华(广东省水利水水水电科学研研究究院.广东广州SII06110))摘要:对深基坑坑支护护结构的的受力和和变形形计算提提出了了一套系系统的的实用计计算方方法，较较好地地解决了了基坑坑支护结结构设设计、计计算的的关键问问题，并并在广州州地铁铁和许多多重大大基坑工工程应应用中取取得了了较好的的效果果。该方方法把把支护结结构简简化为一一竖放放的弹性性地基基梁，支支撑、锚锚杆及岩岩土体体用弹簧簧系统统来代替替，岩岩土的弹弹簧刚刚度可用用岩土土的变形形模盒盒来计算算，针针对基坑坑工程程施工和和结构构的动态态特点点，提出出了一一套系统统的计计算方法法，其其中包括括考虑虑施工过过程的的增量计计算法法、合理理确定定支护结结构入入土深度度的计计算法、支支撑撑加预应应力及及支撑拆拆除的的计算方方法等等，并应应用提提出的增增量法法，首次次较完完整地对对国际际上著名名的支支护土压压力TTerzzagghi--Peeck表观土土压力给给出了了理论解解释，对对岩土的的变形形模量提提出采采用承载载力反反算的经经验方方法，为为岩土土参数的的确定定提供了了更简简便的方方法。这这一系列列的研研究成果果为深深基坑支支护结结构的设设计提提供了一一套新新颖的实实用计计算方法法，较较好地解解决了了墓坑支支护结结构中的的一系系列设计计计算算难题，已已在在工程实实践中中成功应应用。关键词:深基坑坑坑:增量法:共同作用用中图分类号:TTTU44733文献坛识识码码:A1引言基坑支护在国外外外已有较较多的的实践，早早在在20世纪60年代，Terrzagghii和Peck根据地地铁支护护结构构的实测测资料料，提出出了著著名的Terrzagghii-Peeckk表观土压压力力理论[1--3]，并为为国际上上基坑坑支护设设计所所广泛采采用。在在国内，基基坑坑工程从800年代开始始兴兴起，由由于地地铁和高高层建建筑地下下室的的建设需需要，出出现了大大量的的基坑工工程。但但一直未未形成成较系统统的基基坑支护护结构构的受力力计算算和理论论。由由于基坑坑工程程涉及岩岩土和和结构工工程，在在许多情情况下下，又属属临时时工程，最最初初并未受受到重重视，随随着基基坑开挖挖深度度的增加加，以以及工程程事故故的发生生，工工程界才才开始始重视深深基坑坑工程问问题，20世纪90年代国内内出现了相相当规模的的基坑工程程热潮。相相继出版了了许多深基基坑工程方方面的著作作，1999年国家建建设部颁布布了《建筑筑基坑支护护技术规程程》[4]，上海、广广州、深圳圳等城市也也编制了有有关的技术术规程，为为基坑工程程的设计和和施工提供供了可依据据的规定。20世纪80年年代的末末期，在在广州己己出现现了较大大的基基坑工程程，如如广州华华侨大大厦的地地下连连续墙基基坑工工程，开开挖深深度为11..7m，是是广州市市第一一个地下下连续续墙基坑坑工程程。198888-19989年设设计的珠珠江隧隧道黄沙沙段深深基坑支支护地地下连续续墙，基基坑深度度达117.88mm，是广州州当当时最大大深的的基坑工工程。针对对该工程多多支撑的情情况和这种种结构存在在先位移后后支撑的特特点，作者者提出了考考虑施工过过程的增量量法，解决决了一系列列深基坑工工程设计中中的技术难难题。随后后，该方法法在工程实实践中得到到了丰富和和完善，成成为一套较较为系统和和完整的深深基坑支护护结构实用用计算方法法，与此同同时，通过过对广东地地区的岩土土变形模量量进行大量量的现场试试验研究，总总结出一套套参数确定定的经验方方法等，从从而为深基基坑支护结结构的设计计计算提供供了一套先先进和实用用的计算方方法。目前前，增量法法已成为广广州地铁基基坑的设计计计算方法法[5-77]，并己在在超深基坑坑工程中(开挖深度度约20mm)得到了应应用[8--10]随着城市建设的的的发展，高高层层建筑设设置地地下室已已较为为普遍，部部分分建筑设设有44-5层地下下室，如如何对对其基坑坑支护护进行合合理和和安全的的设计计，己是是一个个重要的的工程程问题。广广东东省内曾曾出现现过的重重大基基坑工程程事故故，如0655工程(基坑约深177m)、京京光广场(基坑约深15m)、祖国大大厦(基坑约深177m)，每每个工程程仅经经济损失失就在在千万元元以上上。因此，要要使设计计做到到既安全全又合合理，就就必须须要有一一套合合理的设设计理理论，提提供科科学、合合理的的设计方方法。与此同时，城市市市地铁工工程也也正在不不断发发展，北北京、上上海、广广州等等地地铁铁线路路不断增增加。据报报道，“十五”期间，我我国将斥资资2000亿元用子子地铁建设设。因此，地地铁建设在在不久的将将来在国内内将有一个个大的发展展，而其中中涉及大量量的基坑工工程，迫切切需要合理理而实用的的设计理论论。本文介绍的一套套套实用计计算方方法，能能较好好地解决决基坑坑设计过过程中中的一些些关键键性和主主要的的技术难难题，使使基坑支支护的的设计能能达到到安全、经经济济、合理理的效效果。2深基坑支护结结结构计算理理论论概述本文研究的深基基基坑支护护是指指用于支支护垂垂直岩土土坡的的桩、墙墙及支支撑或锚锚杆等等组成的的支护护结构，如如图图1所示一般情况下，深深深基坑支支护结结构可简简化为为一个受受侧向向土压力力作用用的受力力结构构，目前前对这这种结构构的计计算的基基本方方法主要要可分分为三类类。2.1经典方方方法经典方法主要是是是考虑力力的平平衡方法法，取取单位宽宽度受受侧向荷荷载作作用的梁梁系，如如经典的1//2分割法、等等等值梁法法以及及刚性支支承连连续梁法法等，如如图2-4所示。土土压压力既有Teenagghii-Peeckk的经验表表观观土压力力，也也有经典典的理理论土压压力方方法，如如朗肯肯土压力力法等等。这些些方法法的优点点是可可以手算算，计计算较简简单，缺缺点是不不能计计算支护护结构构的位移移，同同时，计计算的的支点力力与实实际的差差距也也较大，因因支支点是边边挖边边撑的，这这样样，支点点力是是与施工工过程程有关的的，经经典方法法不能能很好地地考虑虑施工过过程的的影响。2.2弹性地地地基梁法法弹性地基梁法把把把支护结结构看看作为一一竖放放的弹性性地基基梁受侧侧向土土压力的的作用用。土压压力一一般采用用经典典的土压压力理理论，如如朗肯肯土压力力理论论或库仑仑土压压力理论论。基基坑面以以上的的支撑可可看作作为一弹弹性支支点，基基坑以以下的土土层可可用一系系列的的土弹簧簧的作作用代替替，如如图5所示。这这样样，可把把支护护结构看看作为为一弹性性支承承的地基基梁。对弹弹性地基梁梁的解法通通常有解析析法、结构构力学方法法和有限元元数值法等等。通常的的方法，如如日本的山山肩邦男法法，弹性法法及弹塑性性法等，是是把基坑面面以上的支支撑力作一一定的简化化，如下道道支撑设置置后，上道道支撑轴力力不变等，以以便于简化化。对入土土段也可假假定达到极极限被动土土压力，这这样可用力力的平衡条条件求解。也可以假定入土段的土抗力与变形有关，这样就要分别建立入土段以上以及入土段的弹性地基梁微分方程，根据两段微分方程的解，并考虑两段墙在基坑底面处的连续条件进行求解。这种方法对于入土段是多层土时，还要根据每一层土再分段，因此，对多层土较为复杂。目前，国家基坑坑坑规程中中的弹弹性支点点法((图6)把支撑作作为一个个弹性性支点，对对弹弹性地基基梁的的微分方方程进进行求解解，地地基土抗抗力按按m法计算，建建建立的微微分方方程如下下。基坑面以上基坑面以下对于分层土情况况况，每一一层土土的m值不同，这这这样，分分段微微分方程程更加加复杂，因因此此，一般般采用用杆系有有限元元数值解解法求求解。2.3有限元元元法这种方法把墙、土土都划分为单单元，土体可可以采用相应应的本构模型型，既可以采采用平面有限限元，也可以以采用空间有有限元。该方方法在理论上上较为完善，但但由于本构模模型参数不易易确定，有限限元程序较为为复杂，使得得计算工作量量较大，因此此，该方法在在工程实践中中尚未得到普普遍应用。另一种简化的有有有限元法法则是是把支护护结构构体系作作为一一平面或或空间间结构，采采用用有限元元法求求解，而而周围围土体则则分别别用土压压力和和土弹簧簧代替替。从总的情况来看看看，目前前，支支护结构构受力力计算普普遍应应用弹性性地基基梁的数数值方方法，与与经典典方法和和有限限元法相相比，其其计算简简便，结结果更为为理想想。因此此，弹弹性地基基梁经经过完善善后，可可望成为为一个个既简便便实用用，又能能较好好地解决决工程程问题的的实用用方法。在这一思想指导导导下，本本文基基于一种种新的的弹性地地基梁梁简化计计算方方法[11]]，考虑先先开开挖、变变形后后支撑的的这种种基坑支支护结结构所特特有的的施工受受力过过程，提提出了了可模拟拟复杂杂施工过过程的的增量计计算法法，在此此基础础上，进进一步步应用增增量法法，解决决了支支护结构构的入入土深度度的确确定问题题，支支撑或锚锚杆施施加预应应力及及支撑拆拆除过过程的计计算等等一系列列的难难题，并并进一一步应用用增量量法，对对著名名的Terzzaghhi--Pecck表表观土压压力和和经典的的理论论土压力力的差差异问题题给出出了理论论解释释，由这这些一一系列的的工作作而形成成了深深基坑支支护结结构的一一个系系统的实实用计计算方法.3支护结构计计算算的结构力力力学简化化方法法目前,基于wiinkle假假假设基础上上求求解弹性性地基基梁的方方法仍仍较为复复杂，对对于分层层土情情况下，一一般般要求采采用杆杆系有限限元法法，本文文对弹弹性地基基梁的的解法采采用文文献【11]]提出的一一种种新的简简化方方法。如如图77所示，把把挡挡土结构构取单单位宽度度作为为一竖放放的弹弹性地基基梁，支支撑或锚锚杆以以及土体体对地地基梁的的作用用由一系系列弹弹簧ki代替，对对地地基梁在在各弹弹簧力xi作用下，各各各弹簧支支承点点处的位位移协协调方程程为式中sij表示示在在xj=11作用下ki处地基梁梁的位移移，为为柔度系系数::△。为o点处梁的的水水平位移移；phio为。点处处梁梁的转角;△ip为梁在外外力，如如弯矩矩M，为水平平力H作用下ki处梁的位位移，各各系数数可据图7(b))~(d))按结结构力学学方法法计算。其其中中【此处参参照照PDF】式中a=yi//cc;E为地地基梁的的弹模模;I为其截面面惯性矩:EEI为地基梁梁的弯曲曲刚度度。式(3)中有nnn+2个未知知数，但但只有有n个方程。因因因此，求求解时时，还需需补充充2个力的平平衡衡方程:式（8）（9）可可简写为结合变形协调方方方程，可可得求求解方程程如下下:由此可解出x111，x2.…xn，△。及及tanrrpo，则地地基梁任任一截截面处的的弯矩矩M，剪力Q可由截面面法法求得。任一弹簧处地基基基梁的位位移为为与连杆法不同，对对于土弹簧刚刚度K的确定，简简化为Bouussineesq解来确确定。任一土土弹簧的力为为x.面积为bXdd;b为土土弹簧间距::d为地基梁梁宽度。土弹弹簧集中力xx变成分布力力为则近似用Bouuussiineesq求得的的土弹簧簧处土土的变形形为式中μs，Ess分别为该土土弹弹簧处土的的的泊松比比和变变形模量量。或或有:则土弹簧的刚度度度可根据据弹簧簧刚度的的定义义为式中w为与b//d有关的形形状系系数，当当b/d==11.0时，w=0..88。这样样，土弹弹簧刚刚度可近近似由由土的变变形模模量Es和泊松比比μs来计算;b，w均为几何何参参数，而Ess，μs参数的物物理理和力学学意义义明确，其其确确定可近近似通通过压板板试验验等确定定，比比通常的m法中的地地基基参数采采用桩桩的水平平载荷荷试验来来确定定的方法法更方方便，且且对分分层土可可以由由不同土土层中中的Es，μs来反映，而而而要对不不同土土层试验验确定定m值较为复复杂杂，故对对目前前土层通通常为为分层情情况的的地质条条件是是较合适适的。支撑或锚杆的弹弹弹簧刚度度以材材料力学学方法法，按受受压或或受拉杆杆件的的弹簧刚刚度定定义来计计算。4考虑施工过过程程的基坑支支支护结构构的增增量计算算法在一些较深的基基基坑支护护结构构中，对对支护护结构还还要采采用支撑撑或锚锚杆支承承，甚甚至是多多层的的，如广州州珠珠江隧道道基坑坑黄沙段段基坑坑开挖17..8m，采采用了地地下连连续墙支支护加加3层钢支撑;广东亚洲洲国国际大酒酒店开开挖19..2m，采用人人工挖孔孔的密密排桩挡挡土，局局部采用用了33~4层的预应应力力锚杆，而而有有支撑或或锚杆杆的挡土土支护护结构一一般作作为刚性性支承承的连续续梁来来计算，或或作作为弹性性支承承的连续续梁结结构来计计算，但但未合理理考虑虑施工过过程。由由于在实实际工工程施工工中各各支撑或或锚杆杆的受力力先后后是不同同的，支支撑或锚锚杆是是在基坑坑开挖挖到一定定深度度后才加加上的的，亦即即在支支撑或锚锚杆加加上前，墙墙体体已产生生了内内力和位位移，支支撑或锚锚杆是是在墙体体产生生了一定定的位位移后才才加上上的，如如图88所示。而对多层支撑或或或多层锚锚杆的的情况，则则先先加上的的支撑撑或锚杆杆较早早参与了了共同同作用，而而后后加上的的则较较迟产生生作用用，它们们都不不是预先先加上上的，各各支撑撑或锚杆杆发挥挥作用的的时刻刻是不同同的，为考考虑这一种种设置支撑撑和开挖的的施工过程程，文献[12]提出了一一种增量计计算法，增增量法计算算过程如图图9所示，把每每一施工过过程所增加加的荷载作作为外荷载载，称为增增量荷载，作作用于每一一施工过程程的支护结结构，每一一施工过程程的结构由由于支撑及及土弹簧均均发生了变变化，因而而其计算体体系是不同同的。增量量荷载一般般包括两部部分，土压压力增量和和在上一过过程已受力力的土弹簧簧，本次施施工将其挖挖掉时，应应将其所受受的力作为为本次的荷荷载增量，反反向作用于于结构上。每每一施工过过程支护结结构的受力力和变形为为前面增量量计算结果果的迭加。增增量法计算算多撑和多多锚式支护护结构，与与通常把其其作为一弹弹性支承连连续梁结构构而不考虑虑施工过程程的计算方方法的结果果有较大的的差别，这这种方法的的计算如图图10所示，称称其为连续续梁法。图图11为通常的的弹性支承承连续梁方方法的弯矩矩及支撑力力情况。图图12为珠江隧隧道黄沙段段有3层支撑的的地下连续续墙开挖到到最后时增增量法计算算的弯矩及及支撑力情情况。无论论连续梁的的弯矩还是是各支撑反反力，两者者都有较大大区别。不不考虑施工工过程方法法计算出的的弯矩是偏偏小的，不不安全的，而而增量法中中下部支撑撑的受力相相应较小，这这些都是施施工过程的的影响，故故对多撑或或多锚式支支护结构的的计算，应应考虑施工工过程的影影响，即用用增量法来来进行计算算。5支护结构入土土土深度的计计算算如何合理确定支支支护结构构进入入基坑底底以下下的入土土深度度，是一一个较较为重要要的问问题，入入土深深度过深深将增增加投资资及施施工难度度，使使工期增增长;;而入土深深度度过浅，又又难难以保证证安全全。过去去，主主要是采采用考考虑桩前前土体体被动土土压力力的平衡衡的方方法，确确定入入土深度度。而而实际上上桩前前土体未未必能能达到被被动土土压力值值，因因桩前土土体抗抗力是与与桩的的位移有有关的的。另一一方面面，若桩桩前土土体达到到被动动土压力力，可可能会出出现较较大的位位移。因因此，常常用的的方法是是在主主、被动动土压压力达到到平衡衡后，再再加220%的经验验值，或或者取取被动土土压力力的一个个折减减值，这这些方方法缺乏乏完善善的理论论依据据。文献[113]提出了了一个较较为完完善的解解决方方法，即即应力力转移法法，主主要是根根据支支护结构构的位位移及桩桩前土土体反力力分布布情况来来确定定结构的的合理理入土深深度，其思思想是:以被动土土压力作为为桩前土体体反力的极极限值，超超过部分则则转移给未未超过被动动土压力的的土体承担担，其迭代代计算过程程如图13所示，凡是是土体抗力力超过被动动土压力的的，将通过过迭代计算算把超过部部分转移给给未超过被被动土压力力的土体承承担，直到到所有抗力力都在被动动土压力包包络线范围围内。由此此，即可以以得到桩前前土体真实实的弹塑性性抗力分布布情况，如如图13（e)所示，当当土体抗力力全部达到到或超过被被动土压力力时，则支支护结构会会不稳定，迭迭代也不收收敛，支护护结构位移移将很大;当采用悬悬臂结构时时，会出现现倾倒现象象;当有支撑撑时，则将将出现通常常的“踢脚”现象。因因此，通过过计算分析析，我们不不但可以得得到桩前土土体弹塑性性抗力的真真实分布情情况，同时时还可以得得到反映桩桩前土体处处于弹塑性性状态下对对应的支护护结构的变变形情况，从从抗力分布布情况可判判别其稳定定性;从支护结结构的位移移及基坑附附近建筑物物的情况可可控制支护护结构变形形，从而调调整确定其其入土深度度。因此，这这是一个较较为完善的的分析方法法。6预应力锚杆或或或预应力支支撑撑支护结结构及及支撑拆拆除的的计算在一些较深的基基基坑支护护中，经经常采用用预应应力锚杆杆或在在支撑中中加预预应力的的方法法，以控控制支支护结构构的位位移。而而实际际上支护护结构构受预应应力的的作用，其其受受力和变变形与与未加预预应力力时的情情况是是不同的的，而而对预应应力的的设计计计算，通通常缺乏乏合理理的方法法，对对预应力力作用用的分析析通常常也不够够深入入。预应应力锚锚杆等支支护结结构的设设计计计算，完完全可可用以上上增量量法进行[114]预应力的作用主主主要有3个，一是是减减少支护护结构构的侧向向位移移:二是可以以调调整支护护结构构的内力;三是对于于刚刚度小，强强度度大的锚锚杆可可以充分分发挥挥锚杆的的作用用。对预应应力力作用的的计算算采用增增量法法计算时时，可可用图14(a)有一一层锚杆杆的情情况来说说明，计计算预应应力作作用时，只只要要把加预预应力力的过程程作为为一增量量步来来计算即即可，荷荷载增量量为预预应力Fn，此时相相当于挡挡土侧侧的土弹弹簧在在支承预预应力力，该增增量计计算如图144(bb)所所示，把把这一一增量步步的结结果迭加加到前前面的计计算结结果，即即可以以得到考考虑预预应力作作用后后支护结结构内内力和变变形的的真正结结果。同同理，只只需把把拆除支支撑作作为一增增量步步来计算算，而而其增量量荷载载则为被被拆除除支撑的的支撑撑力的反反力，增增加的楼楼板等等则作为为新增增加的支支撑，增增量计算算过程程如图15所示，把把这一增增量步步的计算算结果果迭加上上前面面的计算算结果果，即可可得到到支撑拆拆除后后支护结结构的的受力变变化的的结果。以以预预应力锚锚杆为为例，图166~17所示为某某工程的的计算算结果比比较，在在挡土桩桩顶用用一层锚锚杆，图图16为施加1200kN水平平预应力力的结结果，桩桩顶水水平位移移为336mmm。图图17为不加预预应力的的结果果，桩顶顶水平平位移为900mm，可可见预应应力可可减少桩桩顶位位移。桩桩顶锚锚杆的反反力为为未迭加加预应应力的结结果，也也即是由由于开开挖过程程而新新增加的的反力力。图18.1999分别为某某工工程采用用预应应力与无无预应应力锚杆杆支护护下挡土土桩的的弯矩计计算情情况，当当无预预应力时时，桩桩身最大大弯矩矩为16330kkN}}m，在第二二、三层层锚杆杆分别加1550kkN和和250kkN水平预应应力后计计算的的最大弯弯矩为为121100kNN}mm，故加预预应应力后可可改善善桩身弯弯矩。尤尤其是对对于下下层锚杆杆，由由于其施施工较较迟，产产生的的拉力较较小，未未能充分分发挥挥其抗拉拉能力力，通过过施加加预应力力后，既既可充分分发挥挥其材料料强度度，又可可以改改善挡土土结构构的弯矩矩和变变形。预应力的合理设设设计应通通过计计算分析析来选选择，一一般而而言，在在离开开挖面越越高的的位置加加预应应力，对对减少少支护结结构侧侧移的效效果越越明显，而而要要改善弯弯矩，则则应在弯弯矩最最大处(开挖侧)加预应力力。拆除支撑也是工工工程中经经常遇遇到的，因因支支撑都是是临时时的，施施工过过程中地地下室室侧墙是是要拆拆除的，而而支支撑的拆拆除会会对支护护结构构的内力力产生生影响，为为模模拟这一一过程程，可以以用增增量法把把支撑撑拆除作作为一一增量步步，而而此时的的增量量荷载则则为被被拆除的的支撑撑力的反反力，由由此可计计算出出支撑拆拆除所所产生内内力及及位移增增量，与与拆撑前前的结结果迭加加而得得到拆撑撑后的的结果。计计算算时，注注意已已施工的的楼板板是新的的支撑撑点。由此可见，增量量量计算方方法可可以模拟拟支撑撑或锚杆杆预应应力以及及支撑撑拆除等等对支支护结构构受力力和变形形的影影响。7深层搅拌桩等等等嵌入式重重力力挡土结结构的的计算深层搅拌桩挡土土土结构在在软土土地基的的基坑坑支护中中已逐逐步得到到推广广应用，但但这这种挡土土结构构的计算算理论论还不很很成熟熟，目前前的计计算通常常是将将其作为为一重重力式挡挡土结结构，来来验算算其抗滑滑和抗抗倾稳定定性，而而对其变变形的的计算则则不够够重视，也也缺缺乏适用用的计计算方法法，通通常稳定定和变变形是分分开计计算的，将将稳稳定和变变形统统一起来来进行行计算的的方法法还较少少见到到。尤其其是对对变形的的计算算，有效效的方方法不多多。也也有一些些文献献用m法来进行行计计算[15]]，但均未未考考虑开挖挖侧桩桩前土的的屈服服及其对对变形形的影响响。本本研究中中亦把把其看作作为一一竖放的的弹性性地基[166]，计算简简圈如砚200所示。考考虑虑墙体重重量WW,底部抗抗剪力Q及底部的的抗抗转动弹弹簧刚刚度K0，通过计计算可算算出基基坑一侧侧土弹弹簧的抗抗力，当某某些土土弹簧的的抗力力达到被被动土土压力时时，则则采用前前面的的增量应应力转转移法进进行迭迭代，转移移土土弹簧抗抗力中中超过被被动土土压力部部分的的抗力，这这样样，挡土土桩的的位移将将进一一步增加加。当当迭代到到稳定定状态时时，土土弹簧并并没有有全部破破坏，则则挡土结结构是是稳定的的，而而相应于于一定定土体屈屈服条条件下挡挡土墙墙的位移移已算算得，当当土弹弹簧全部部破坏坏时，则则位移移会不断断增大大，显然然是不不稳定的的。因因此，用用这样样的方法法可以以计算出出此种种挡土结结构是是否稳定定，而而在稳定定情况况下，由由于基基坑侧土土弹簧簧屈服的的程度度不同，相相应应的位移移也不不同。这这样可可以同时时得到到挡土桩桩是否否稳定或或在稳稳定条件件下的的位移是是多少少的结果果，从从而可判判断设设计是否否合理理，与通通常计计算位移移的mm法不能考考虑虑基坑侧侧土体体屈服的的方法法相比，本本方方法则显显得更更为合理理。8Terzzzaghhi--Pecck表表观土压压力理理论问题题深基坑支护结构构构的土压压力问问题是人人们较较为关注注的问问题，目目前，应应用较多多的是是基于经经典的的朗肯土土压力力或库仑仑土压压力理论论，沿沿深度呈呈三角角形分布布，如如图21所示.另一种是是国国际上较较为流流行的Terrzagghii-Peeckk的表观土土压压力理论论，是是根据工工程实实测的结结果而而提出的的经验验表观土土压力力，根据据不同同的土类类，其其分布如如图222所示[1-33]。同一结结构，同同一问问题，存存在两两种不同同的土土压力图图，显显然是不不合理理的。目目前，还还有一些些观点点认为，经经典典土压力力理论论不适用用于基基坑工程程，而而一些实实测的的支撑力力与按按经典理理论计计算的结结果认认为差距距较大大[17]。而而在国外Teerzaaghhi-PPecck表观土压压力理论论应用用较为普普遍，因因此，这这两种种土压力力到底底哪一种种是正正确的，或或它它们是否否存在在一定联联系，仍仍是一个个未很很好解决决的问问题。为对Terzaagghi-PPPeck的表表观土压压力给给出一个个理论论解释，同同时时分析其其与经经典的土土压力力理论的的关系系，本研研究采采用增量量法对对支撑支支护结结构进行行分析析[18]。为为说明问问题，采采用图23所示的施施工过程程进行行计算分分析。为便于比较，采采采用均质质土来来分析，施施工工过程也也如图图23所示，施施工过程程为::逐步开挖挖到到支撑位位置以以下0.5mm处，开始始加加该层支支撑，计计算采用用增量量法，土土压力力采用朗朗肯土土压力理理论，计计算出开开挖到到底以后后各层层支撑的的支撑撑力，然然后，把把支撑力力按支支撑上、下下11/2支撑间间距范围围内变变成平均均分布布力，称称其为为支撑分分布力力，将其其与朗朗肯土压压力、Terzzaghii-Pecck的表观土土压力以及及日本规范范的经验土土压力进行行比较，不不同土质情情况下的比比较结果如如图24所示。由由图24可见，各各种土质情情况下计算算出的支撑撑分布力均均在Terzzaghii-Pecck及日本规规范的经验验土压力范范围内，且且与这些经经验土压力力的分布规规律较一致致，面与经经典土压力力理论不同同，主要表表现在其上上部的支撑撑分布力均均大于经典典理论土压压力，下部部支撑分布布力小于经经典理论土土压力。但但这些支撑撑分布力均均是在采用用增量法考考虑施工过过程，而土土压力是采采用经典理理论土压力力计算出来来的，其与与经验土压压力较一致致，说明通通常的经验验土压力并并不是作用用于支护结结构的土压压力，而是是支撑力，而支撑力是与施工过程有关，亦即与支撑设置的先后有关的。由于上部支撑先设置，较早开始承担荷载，其分担了部分下部支撑的力，因此，上部支撑力的分布力大于理论土压力的分布力，而下部支撑力则小于理论分布力，这是由于下部支撑迟施加，部分荷载被早施加的上部支撑分担，因而下部支撑力小，这完全是由于受施工过程对支撑力的影响，而不是真正的土压力，真正作用于支护结构上的土压力仍应是理论土压力。从而把理论土压力、经验土压力及其对施工过程的影响通过增量法给出了理论上的解释。但由于实际的土土土质是分分层的的，施工工过程程也是复复杂的的，有时时还存存在支撑撑预应应力，经经验土土压力不不能较较好地反反映这这些复杂杂因素素对支撑撑力的的影响，而而采采用增量量法则则可以给给予合合理的计计算，因因此，通通过增增量法计计算表表明:作用于支支护护结构上上的土土压力应应仍是是经典的的理论论土压力力，TTerzzagghi--Peeck的表观观土压力力其实实是一种种支撑撑分布力力的经经验值，而而不不是真正正作用用于支护护结构构上的土土压力力，这也也进一一步从理理论上上对Terzzaghhi--Pecck的的表观土土压力力进行了了解释释，也说说明了了其与经经典理理论的土土压力力的关系系。9土的参数问题题题本项研究中土的的的弹簧刚刚度是是采用土土的变变形模量E和泊松比比μμ来计算的的，对对于一般般土体体，μ可取00.3-00.4，岩石石可取0.22-0..3，对对结果影影响不不大，关关键是是E的确定。确确确定E的合理方方法法应是对对不同同土层进进行现现场压板板或旁旁压试验验等确确定，显显然这这种试验验要比比通常用用桩进进行侧向向荷载载试验确确定的的m值要简便便一一些.再者，用E来考虑土土的的非线性性要比比用m值法易于于实实现，且E具有更明明确确的物理理及力力学意义义，更更易于从从经验验上判断断其取取值的合合理性性。因此此，用用E来表征土土的的变形特特性具具有更好好的效效果。对于广东地区EEE的确定，根根根据大量量的压压板试验验和许许多工程程实测测的反分分析，一一般岩土土的变变形模量量范围围为:(1)软土，淤淤淤泥质土:EE=1--100MPPa;;(2)软~可塑塑塑土:E==10--200MPPa;;(3)硬塑~坚坚坚硬土:E=200-660MMPaa:(4)强风化岩岩岩:E==1100--2000MMPaa;(5)中微风化化化软岩:E=8000--20000MPaa;对于残积土，原原原广东地地基规规范提供供了根根据标贯贯击数数N确定E的经验公公式式[19]]::文献[20]通通过过统计一些些些压板试试验的的结果，提提出出了另一一经验验关系:式中KE=0..77-0.999.式(19)与广广广东省地基基基基础规范范建议议值是接接近的的。显然然，由由于E比通常的m值法具有有更更明确的的物理理意义，因因而而从经验验上更更易于判判断取取值的合合理性性。目前前，已已对广东东各种种岩土积积累了了一定的E值经验.除以上的的参参考值以以外，也也可以采采用一一种经验验的近近似方法法计算算E值[21]，这这样更易易于工工程计算算时取取值。按国家地基规范范范[22]，地地基修正正后的的承载力力特征征值为:式中fak为从从载载荷试验或或或其他原原位测测试、经经验值值等方法法确定定的地基基承载载力特征征值。当当采用浅浅层土土压板试试验和和沉降确确定ffak时，其其沉降s与压板直直径径b的比值为s//b=00.001--0..015，当当压板面面积AA=0..5mm2时，相应应的压板板直径径b约为79ccm，则压板板相应的的沉降降s=0..88-1..2cm。对于于标准基基础::b=3m，当埋深深d=0..55m时，则相相应的沉沉降量量s约为3-4..6cm。实际际上，s值对不同同土土层是不不同的的，硬土土的ss值小，软软土土的s值大。对对于于标准基基础尺尺寸，参参考以以上分析析，并并结合广广东地地区的经经验，对对应的基基础沉沉降经验验值可可取表1所示数值[221]..因此，若一般地地地质报告告提供供