深筒形基坑由于其平面尺寸较开挖深度小,存在明显的空间效应,传统的设计计算方法未能合理地考虑空间效应的影响,使得设计结果与实际情况有较大差别。为了进一步了解深筒形基坑的空间效应特点,同时研究土体变形的内在机理,本文采用室内深筒形基坑模型开挖试验和三维有限元数值模拟方法对深筒形基坑的空间效应、支护结构上土压力和位移的关系进行了分析研究。本文的主要工作有以下几个方面:1.对当前深基坑空间效应的研究成果进行了综述,总结了空间效应的表现规律以及计算方法和理论。认为目前对于基坑支护结构空间效应的研究仍处于初步的定性分析阶段。2.开展了室内模型试验研究深筒形基坑的空间效应。自行设计制作试验模型,量测支护结构的位移、弯矩及其所受土压力,对不同尺寸、有无荷载情况下的深筒形基坑开挖过程中的土压力、支护结构位移及弯矩的大小和分布规律进行研究。3.对相应的深筒形基坑室内模型试验进行了数值模拟。深入分析了深筒形基坑支护结构位移及其土压力的分布规律,并通过模型试验和数值模拟的结果,对支护结构变形和实有土压力及附加土压力之间的关系做了研究。4.对深筒形基坑的空间效应进行了量化定义,提出了空间效应比的概念。使用空间效应比对砂土基坑支护结构的室内模型试验结果进行了分析,发现空间效应比均随开挖的进行有显著的变化,用空间效应比描述空间效应有一定的可行性。5.通过室内试验和数值模拟的结果,对深筒形基坑空间效应的特点进行了归纳总结。对基坑周围土体的变形和应力情况进行了分析,土体存在水平平面和竖向平面内的土拱效应,两者都是土体在三维空间中的空间效应的体现,结合起来分析,建议定义为土壳效应。