1. 問題描述

有一開挖寬度為2mx2m的基坑，開挖深度為10m，采用懸臂式圍護結構支護，墻體寬度為1m，總長20m。土體的彈性模量為66000kPa，泊比=0.2，土體重度=20kN/m3，黏聚力=0，摩擦角=30°，剪脹角=0，水平壓力系數K=2。墻體彈性模量E=28GPa，泊松比v=0.15。墻與土之間的摩擦角取為30°(摩擦系數為0577)。

                                                                     圖1   模型示意圖

2. 模型的建立與求解

建立100mX100m的二維變形體部件，分隔開挖區域的幾何形狀。

                                                                    圖2   建立土體表面

定義名為geo的Geostatic分析步，接受默認選項；隨后建立名為remove的Static，general通用分析步，起始時間0.1，最大步長0.2，采用非對稱算法。

載荷、邊界條件應在initial或geo分析步就激活生效。

在geo分析步對土體加體力-20，模擬重力荷載。

                                                                    圖3   設置初始應力

網格單元類型為CPE4，選擇合適的網格密度。

                                                                     圖4    有限元網格

處理器：i5-8700

內存：16G

計算時間：30s

軟件版本：ABAQUS 2020

3. 結果分析

  

                                                                     圖5    土體水平位移

                                                                       圖6     土體豎向位移

由圖可見，基坑開挖后土體向內側移動，最大水平位移約為19cm。基坑底免隆起變形約為23cm，基坑周邊土體的沉降約為3.8cm，這一邊形是由于墻后填土達到了主動極限平衡狀態。

                                                                        圖7    墻體水平位移

由圖可見，若不考慮土體的塑形，墻體的水平位移過小，和作用在墻體上的土壓力有直接的關系。