大家好，這里是食詩吃詞！

今天，我們一起來看一看摩爾庫倫本構在基坑開挖中的應用。

眾所周知，我們土體的摩爾庫倫本構是不適用于我們的一般基坑開挖模擬的，很多同學都知道這個結論或者說知識點，但是我在很多地方搜索發現，并沒有告訴我們原因，最后在一個巖土網論壇的大佬帖子中找到了答案。

首先我建立一個基坑開挖的模型，土體尺寸為100m×100m×60m，進行土體開挖，將該土體進行圓形基坑開挖，開挖直徑取為20m，開挖深度為8m。

一共建立兩個模型，一個模型的土體材料用摩爾庫倫本構，另一模型的土體材料采用修正劍橋本構。注意，此處我們只討論不同本構下基坑的變形規律，所以我們的土體并不是一類土(在此處我也不給一種土的數據了，一般的地勘報告也不一定給全)。修正劍橋本構的知識我們后續再講。

土體施加自重荷載，進行地應力平衡后進行開挖，土體邊界條件及荷載圖如下圖所示：

將所建模型進行開挖，最終我們得到基坑的變形圖如下兩圖所示(為觀察方便，給出合適的變形比例)：

摩爾庫倫本構基坑開挖變形圖：

修正劍橋本構基坑開挖變形圖：

由上圖我們可以得知，通過摩爾庫倫本構開挖的基坑會導致巨大的基坑回彈，基坑邊緣變形也與實際情況相反，通過修正劍橋本構開挖的基坑計算中斷(可能是因為土體不同，或本構導致結構卸載彈性模量有變化，修正劍橋本構土體有較大變形導致)但底部有隆起，基坑邊緣向圓心變形，邊緣下滑，由此得知，我們的修正劍橋本構更符合基坑開挖的模擬。

但是，此處開挖時，如果有摩爾庫倫本構繼續開挖，開挖到更深層時，基坑邊緣會產生向圓心變形，邊緣下滑，但距離邊緣一定位置處的土體依然會因為之前的隆起，位移呈現向上隆起的狀態，坑底隆起依舊較大。

因此，在我們摩爾庫倫本構的基坑開挖過程中，最初的基坑變形會與實際經驗相反，后期變形基坑側壁徑向位移與實際變形相近。但是，如果我們需要通過強度折減法研究基坑的穩定安全系數，那就需要對摩爾庫倫本構的抗剪參數進行折減，這樣來看摩爾庫倫本構在基坑開挖中也并非一無是處。

摩爾庫倫本構不適用于基坑開挖的具體原因如下：

修正劍橋模型在卸荷時較加荷具有更大的模量，而摩爾庫倫模型的加荷和卸荷模量相同，且無法考慮應力路徑的影響，這導致摩爾庫倫模型產生很大的坑底回彈。修正劍橋模型地表變形較為接近實際，而摩爾庫倫模型的地表位移則表現為回彈，這與工程經驗不符。這種差別的原因還是由于摩爾庫倫模型的回彈過大，進而顯著地影響了地表的變形。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

參考文獻：[1]徐中華,王衛東.敏感環境下基坑數值分析中土體本構模型的選擇[J].巖土力學,2010,31(01):258-264+326.DOI:10.16285/j.rsm.2010.01.054.