基于改进MSD法的软土地基深基坑支护横向位移规律分析
1.介绍
在软土地基地层中施工大型深基坑存在风险[1-3]，基坑支护结构易发生变形[4,5]。因此，深入了解软土地层中基坑的变形规律十分重要。然而，现有的基坑变形预测方法往往会产生较大的误差。例如，经验公式法由于土层差异而产生误差。除了人工神经网络[6]和支持向量机等BP人工智能方法的功能也受到监测数据和学习过程的限制。
MSD (mobilizable strength design，可移动强度设计)是由Osman和Bolton[7]基于悬臂式基坑开挖塑性变形机理和基坑系统节能原理提出的一种常用的基坑变形预测方法。推导了内支撑挡土墙地面沉降计算公式，验证了MSD方法的实用性。
Orsquo;rourke和Clough[8]研究了内支架的变形形式，提出MSD理论主要基于三种变形破坏模式:一是主要发生在内支架或锚杆结构应用之前的悬臂位移;二是挡土结构的凹位移;三是靠近开挖深度的最大侧向位移。此后，Bolton等[9,10]采用MSD法计算有内支撑的基坑变形，该方法结合了变形增量法和能量守恒原理两种基本理论，包括各向异性和不排水抗剪强度。Bolton[11]将MSD方法应用于基坑工程的悬臂变形和凸变形问题。基于增量法和能量守恒原理，考虑了场地的非线性、各向异性和不排水抗剪强度的动态发展。根据平面应变试验数据，根据抗剪强度和极限平衡理论，论证了安全系数在评价基坑稳定性中的重要性。此后，Bolton[12]将MSD方法应用于悬臂梁变形，提出强度与应变水平密切相关。基于强度作用理论，采用该方法计算了基坑及周边地层的变形。Wang等[13]研究了挡土墙结构发生弯曲应变时所做的功，补充了MSD理论的节能体系。Liu等[14]进一步完善了基坑变形机理，在经验数据的基础上补充了MSD基坑变形理论。Ma .[15]等通过对杭州典型狭长软土基坑实测数据的汇总，运用修正强度分析预测理论的MSD方法，总结出典型断面基础支护的横向移动规律。对实测数据进行了分析，结果证明了MSD方法的有效性。
MSD法是预测基坑变形的一种有效实用的方法，但该方法的节能体系尚需完善，该方法推导的公式目前仅适用于淤泥层。对于粘土基坑，其变形机理和计算参数存在较大差异。因此，这种粉粘土基坑并不完全适用于济南的条件。在这种情况下，本文结合济南市的实际地层条件，在传统的MSD理论中引入新的变形参数，即墙体自身的弯曲应变能U和内支座的压缩弹性势能V。构建了新的能量守恒定律:Delta;P�Delta;W Delta;U Delta;V，并提出了一种优化的MSD方法。同时，将有限元分析作为辅助手段，进一步完善软土基坑变形预测系统[16]。
2.工程概况和地质条件
2.1。一般工程概要文件。本文研究了北段工作井的基坑工程济南某隧道岸线(图1)，该隧道为超大型盾构隧道，位于济南市北部。为配合盾构机，北岸起动井基坑设计为宽34.14 ~ 50 m，长152.2 m，开挖深度31.2 m。
2.1.1。夏建设。基坑的挡土墙由厚1.2米、深47米至51.5米的地下连续墙保护。墙体采用水下钢筋混凝土浇筑，墙体节点采用H截面连接
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