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在基坑围护结构设计时,多采用传统的安全系数法评价其稳定性,而传统的安全系数法未考虑设计参数内在的变异性,故不能科学、定量的反映工程的安全度。可靠度分析方法与传统的安全系数不同,在对基坑稳定性的分析中能考虑岩土参数的离散性及参数之间的相关性,用概率方法定量考虑了实际存在的不确定性因素,从而更为客观地反映基坑的实际安全性。本文引入可靠度分析理论对深基坑整体稳定性及抗隆起稳定性可靠度进行了研究。
采用随机场理论对土性参数进行了概率统计分析,得到了工程场地软土的自相关距离;运用随机场理论对土性参数进行空间折减,使土性参数变异性减小,提高了可靠度分析精度。
针对深基坑整体稳定性及抗隆起稳定性分析提出不同于现行的两种转换方法,建立矩阵优化数学模型,并在此基础上编译MATLAB优化程序。结合工程实例,详细分析了参数均值和变异性对均质土和成层土基坑整体稳定性及抗隆起可靠度指标的影响。
分析表明,在均质土条件下,土层粘聚力、内摩擦角及支护桩嵌固深度均值μc、μφ和μhd对可靠度指标影响显著,地面超载均值μq的影响次之,土体重度均值μγ影响最小;对于成层土基坑,各参数对可靠度指标的影响除与均质土特征相近外,被动土压力区土层参数对可靠度指标影响最为敏感,占主导因素,主动土压力区土层参数影响较小。
可靠度指标β均随各个参数变异性增大而减小。对于均质土基坑,参数变异性对可靠度指标影响最大的变量为δφ、δhd和δc;对于成层土基坑,被动区土层的δφ、δc以及δhd对可靠度指标影响最大。当这三个参数变异性较小时,可靠度指标~变异系数曲线较陡,可靠度指标对变异系数敏感。当地面超载均值μq较小时,其变异性δq对β影响不明显;当μq较大时,其变异性δq对β影响较为显著。重度变异系数δγ对β影响较小,在基坑设计时,可作为确定性变量考虑。对多支撑基坑进行整体稳定性验算时,若考虑支撑对土体整体稳定的有益作用,得出的计算结果更合理。