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复杂环境下超大深基坑开挖变形演化规律研究 ① 陈勇超１， 何忠明１， 王利军２， 罗 欣２， 史振宁１ （１．长沙理工大学 交通运输工程学院，湖南 长沙 ４１０１１４； ２．广州地铁集团有限公司 建设事业总部，广东 广州 ５１０３８０） 摘 要 为了研究复杂环境下超大深基坑开挖变形演化规律，利用仿真分析软件 ＦＬＡＣ３Ｄ对基坑开挖支护过程中基坑周边土体地表 沉降变化规律、墙后土体水平位移变化规律以及支撑轴力变化规律等进行了研究。 结果表明，基坑周边土体地表沉降沿基坑水平 方向最初呈递增的趋势，在距离墙后 １３ ｍ 左右处达到沉降最大值，此后逐渐减小，地表沉降趋势整体呈“镰刀”形变化；墙后土体水 平位移与基坑挖深成正相关关系，且挖深越大，“凸肚”现象越明显；支撑轴力随基坑开挖工作的进行逐渐增大，前 ３ 道支撑最大轴 力出现在支撑中部附近，第 ４ 道支撑最大轴力出现在支撑端部附近。 研究成果对基坑设计、施工具有一定参考价值。 关键词 深基坑； 基坑开挖； 基坑支护； 地表沉降； 水平位移； 支撑轴力； 数值模拟 中图分类号 ＴＵ４３３文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３-６０９９．２０２０．０２．００７ 文章编号 ０２５３-６０９９（２０２０）０２-００３３-０４ Ｌａｗ ｏｆ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｌａｒｇｅ-Ｓｃａｌｅ Ｄｅｅｐ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｐｉｔ Ｅｘｃａｖａｔｅｄ ｉｎ ａ Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ＣＨＥＮ Ｙｏｎｇ-ｃｈａｏ１， ＨＥ Ｚｈｏｎｇ-ｍｉｎｇ１， ＷＡＮＧ Ｌｉ-ｊｕｎ２， ＬＵＯ Ｘｉｎ２， ＳＨＩ Ｚｈｅｎ-ｎｉｎｇ１ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０１１４， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｈｅａｄｑｕａｒｔｅｒｓ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｍｅｔｒｏ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０３８０， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｌａｗ ｏｆ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ-ｓｃａｌｅ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｅｘｃａｖａｔｅｄ ｉｎ ａ ｃｏｍｐｌｅｘ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， ｌａｗｓ ｏｆ ｇｒｏｕｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｓｏｉｌ ｂｏｄｙ， ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｏｉｌ ｂｅｈｉｎｄ ｔｈｅ ｗａｌｌ ａｎｄ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｒａｃｅ ａｘｉａｌ ｆｏｒｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｉｔｈ ＦＬＡＣ３Ｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ， ｔｈｅ ｇｒｏｕｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｓｏｉｌ ｂｏｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｉｓ ｉｎｉｔｉａｌｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ａｆｔｅｒ ａ ｍａｘｉｍｕｍ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ａｔ ａｂｏｕｔ １３ ｍ ｂｅｈｉｎｄ ｔｈｅ ｗａｌｌ． Ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｉｓ ａｐｐｅａｒｅｄ ｉｎ ａ ｓｈａｐｅ ｏｆ “ｈｏｏｋ”． Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｂｅｈｉｎｄ ｔｈｅ ｗａｌｌ ｉｓ ｉｎ ａ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｉｇｇｉｎｇ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｃａｖａｔｅｄ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ． Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｇｇｉｎｇ ｄｅｐｔｈ ｗｉｌｌ ｂｒｉｎｇ ｍｏｒｅ ｏｂｖｉｏｕｓ ｂｕｌｇｉｎｇ ｏｆ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｗａｌｌ． Ｔｈｅ ｂｒａｃｅ ａｘｉａｌ ｆｏｒｃｅ ｗｉｌｌ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ ａｓ ｔｈｅ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ， ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ａｘｉａｌ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｔｈｒｅｅ ｂｒａｃｉｎｇ ｓｔｒｕｔｓ ａｐｐｅａｒｓ ｎｅａｒ ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒａｃｅ， ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ａｘｉａｌ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｒｔｈ ｂｒａｃｉｎｇ ｓｔｒｕｔ ａｐｐｅａｒｓ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒａｃｅ． Ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｍａｙ ｂｅ ｏｆ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ； ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ； ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｓｕｐｐｏｒｔ； ｇｒｏｕｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ； ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ； ｂｒａｃｅ ａｘｉａｌ ｆｏｒｃｅｓ； ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 基坑开挖作为开发城市地下空间的主要技术手 段，逐渐向大、深方向发展，施工环境也越来越复杂。 在超大、超深基础上，基坑开挖每加深 １ ｍ，对周围环 境的影响就会增大几分［１-４］。 因此，在保证复杂环境 下超大深基坑开挖安全稳定的同时，避免因施工开挖 导致周边环境的破坏，是目前亟需解决的一个工程难 题，国内外众多学者对此进行了大量研究［５-１１］。 本文 以广州地铁 １１ 号线琶洲站与城际铁路琶洲站合建车 站基坑工程为背景，采用仿真分析软件 ＦＬＡＣ３Ｄ建立三 维模型，对基坑周边土体地表沉降变化规律、地下连续 ①收稿日期 ２０２０-０１-０５ 基金项目 广州地铁集团有限公司科研项目（２０２０） 作者简介 陈勇超（１９９５-），男，湖南长沙人，硕士，主要从事道路工程领域的学习和科研工作。 通讯作者 何忠明（１９８０-），男，湖南永兴人，博士后，博士生导师，教授，主要从事交通岩土工程领域的教学与研究工作。 第 ４０ 卷第 ２ 期 ２０２０ 年 ０４ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．４０ №２ Ａｐｒｉｌ ２０２０ ChaoXing 墙墙后土体水平变化规律以及各道支撑轴力变化规律 等进行了研究。 １ 工程简介 １．１ 工程概况 广州地铁 １１ 号线琶洲站与城际铁路琶洲站合建 车站，车站处于繁华地段，人流密集，周边建筑林立，地 下管线埋置错综复杂。 地铁车站主体基坑、城际车站 主体基坑及其北端明挖区间基坑合并为一个大基坑开 挖施工，大基坑呈刀把形，基坑总长 ５２６ ｍ，车站区段 标准段宽 ７３．１５ ｍ，地铁车站标准段基坑深度 ２８．５ ｍ， 端头基坑深度 ２９．８ ｍ。 基坑东北侧为香格里拉酒店， 东南侧为国际采购中心，南端头为正在运营的地铁 ８ 号线明挖区间及区间风道，西南侧为 ８ 号线琶洲站，西 侧为广交会二期办证中心，明挖区间北端头为阅江中 路地下人行通道。 以上周边建（构）筑物均距离主体 及附属基坑较近，在基坑施工影响范围内，施工期间需 采取保护措施。 １．２ 工程地质 工程所在地地貌为海陆交互相冲积平原，场地范 围内地层由上至下依次为填土层、淤泥土层、砂砾层、 粉质粘土层、全风化岩土层、强风化岩土层、中风化岩 土层和微风化岩土层。 各地层物理力学参数见表 １。 表 １ 各地层物理力学参数 土体 名称 层厚 ／ ｍ 天然密度 ／ （ｇｃｍ -３ ） 变形模量 ／ ＭＰａ 粘聚力 ／ ｋＰａ 内摩擦角 ／ （） 泊松 比 填土层３．３１．９９３１２１５０．２６ 淤泥土层３．２１．６１６６４０．３９ 砂砾层６１．８８１６０２８０．２３ 粉质粘土层７．５１．９８２１２１１２０．３０ 全风化岩土层７２．０２５０３２２３０．２８ 强风化岩土层９２．１５９８３７２５０．２８ 中风化岩土层１３２．５０８５０２２０３００．２９ 微风化岩土层２１２．５５２ ０４０５４０３８０．２９ １．３ 基坑设计方案 为减少基坑施工开挖对周边环境的影响，车站主 体围护结构采用 １ ０００ ｍｍ 厚钢筋混凝土地下连续墙 加竖向 ４ 道内支撑方案，连续墙接头采用工字型型钢 接头，连续墙内外两侧设置单轴搅拌桩成槽保护，支撑 方案见表 ２。 表 ２ 支撑方案 支撑道数支撑位置／ ｍ尺寸／ ｍｍ组成结构 １ -１．５ ８００ １ ０００钢筋混凝土 ２ -９．７ ９００ １ ２００钢筋混凝土 ３-１７．９１ ０００ １ ２００钢筋混凝土 ４-２４．９８００ １６钢管 深基坑施工开挖采用分层、分段开挖，开挖完一段 支撑一段，每完成一段视为一种工况。 基坑开挖共分为 ４ 种工况。 竖向开挖共分 ４ 层，第一层开挖至-２．０ ｍ， 并在-１．５ ｍ 处加设支撑；第二层开挖至-１０．２ ｍ，并在 -９．７ ｍ 处加设支撑；第三层开挖至-１８．４ ｍ，并在 -１７．９ ｍ 处加设支撑；第四层开挖至-２５．４ ｍ，并在 -２４．９ ｍ 处加设支撑。 １．４ 计算模型 根据实际工程情况选取合理的模型计算方法，本 文采用仿真分析软件 ＦＬＡＣ３Ｄ对实际工程进行数值模 拟分析，根据工程施工对周边环境扰动影响范围［１２］， 取模型南北方向长度 ３００ ｍ、东西方向长度 ２５０ ｍ、竖 向高度 ７０ ｍ，模型共划分 １４ ８２０ 个单元，１６ ９６０ 个节 点，基坑模型如图 １ 所示。 其中，所建模型包括基坑周 围土体结构、支撑结构（钢筋混凝土支撑、钢支撑、冠 梁、钢围檩） 及围护结构（钢筋混凝土墙、单轴搅拌 桩），各层土体采用 Ｍｏｈｒ-Ｃｏｕｌｏｍｂ 塑性模型进行模拟， 围护结构采用实体单元模型进行模拟，支撑结构采用 梁单元模型进行模拟。 为减少冗余计算，基坑周围网 格划分较为紧凑，基坑远处网格划分较为稀疏，局部剖 面简图如图 ２ 所示。 图 １ 基坑三维数值模型图 微风化岩土层 中风化岩土层 强风化岩土层 全风化岩土层 粉质粘土层 填土层 支撑 地面 地下连续墙 淤泥土层 砂砾层 1.58.2 3.2 3.367.5791321 8.274.8 70 150 图 ２ 基坑局部剖面简图（单位ｍ） ４３矿 冶 工 程第 ４０ 卷 ChaoXing ２ 计算结果与规律分析 ２．１ 计算结果 ２．１．１ 基坑周边土体地表沉降 基坑施工过程中，基坑周边土体地表沉降如图 ３ 所示。 由图 ３ 可知，随着基坑施工的进行，土体地表沉 降显著增大，地表最大沉降出现在墙后 １３ ｍ 左右处， 最大沉降值达到 ４２ ｍｍ，并且基坑两侧地表沉降呈对 称分布，基坑周边地表沉降沿基坑横向逐渐呈“镰刀”形 变化。 从图 ３ 中不难看出，地表最大沉降值从工况 １ 的 １１ ｍｍ 逐步增大至工况 ４ 的 ４２ ｍｍ，沉降值随着距基 坑距离增大先逐渐增大，在地下连续墙墙后 １３ ｍ 左右 处达到峰值，然后逐渐减小，最后趋近于 ０。 距坑边距离/m 0 -9 -18 -27 -36 -45 10020304050 沉降量/mm 工况1 工况2 工况3 工况4 图 ３ 基坑周边土体地表沉降图 ２．１．２ 墙后土体水平位移 图 ４ 为每次工况开挖完成前后地下连续墙墙后土 体水平位移情况。 由图 ４ 可知，地下连续墙墙后土体 水平位移与基坑挖深成正相关关系，在每次工况开挖 完成后基坑底部的水平位移达到峰值，而在每次工况 开挖前顶部及开挖后深部土体位移值相对较小，整个 地下连续墙墙后土体水平位移逐渐呈明显的“凸肚” 型。 最后一次工况开挖完成后土体最大水平位移量为 ３２ ｍｍ。 水平位移/mm 0 -8 -16 -24 -32 -40 7014212835 基坑深度/m 工况1 工况2 工况3 工况4 图 ４ 墙后土体水平位移图 ２．１．３ 支撑轴力 图 ５ 为数值模型中各道支撑在基坑开挖过程中不 同位置以及不同开挖深度的轴力变化。 由图 ５ 可知， 第 １ 道支撑在基坑挖深为 １０．２ ｍ 位置处，支撑中部的 轴力最大，轴力最大值为 １ ７５６ ｋＮ，之后随基坑开挖工 作的进行逐渐减小；第２道支撑在基坑挖深为 １８．４ ｍ 支撑平面位置/m 0 -400 -800 -1200 -1600 -2000 -20-4002040 支撑轴力/kN 支撑水平位置/m -800 -1200 -1600 -2000 -2400 -2800 -3200 -3600 -20-4002040 支撑轴力/kN 支撑位置/m -3000 -3400 -3800 -4200 -4600 -5000 -20-4002040 支撑轴力/kN 支撑位置/m -700 -900 -1100 -1300 -1500 -20-4002040 支撑轴力/kN a b c d H2 m H10.2 m H18.4 m H25.4 m ■ ● ▲ ▲ H10.2 m H18.4 m H25.4 m ■ ● ▲ H18.4 m H25.4 m ■ ● H25.4 m ■ 图 ５ 支撑轴力分布图 （ａ） 第 １ 道支撑； （ｂ） 第 ２ 道支撑； （ｃ） 第 ３ 道支撑； （ｄ） 第 ４ 道支撑 ５３第 ２ 期陈勇超等 复杂环境下超大深基坑开挖变形演化规律研究 ChaoXing 位置处，支撑中部靠右的位置轴力最大，轴力最大值为 ３ ４７８ ｋＮ，之后随基坑挖深增加略有减小；第 ３ 道支撑 和第 ４ 道支撑的最大支撑轴力分别为 ４ ５７２ ｋＮ 和 １ ２７６ ｋＮ，分别位于支撑中部和支撑靠右的位置，其中 第三道支撑轴力为各道支撑轴力中的最大值。 ２．２ 规律分析 ２．２．１ 地表沉降演化规律分析 由图 ３ 可知，基坑周边土体地表沉降会随着基坑 开挖工作的进行呈非线性增长，增长的幅度呈明显上 升的趋势，并且在离基坑一定距离的位置处达到沉降 最大值，而并非在离墙最近的位置处，之后地表沉降会 随着离基坑的距离增加而逐渐减小为 ０。 笔者认为， 随着基坑开挖工作的逐步进行，基坑周围原状土体的 结构形式被逐步破坏，土体受到的各项应力也逐渐攀 升，而基坑周边土体地表沉降最大值之所以会出现在 距离地下连续墙墙后 １３ ｍ 左右处，主要原因是地下连 续墙与基坑周边土体之间强大的摩擦阻力在一定程度 上限制了土体在基坑附近产生自由移动，加上各道支 撑与地下连续墙之间所产生的相互作用，使得土体沉 降只能向没有围护结构的方向发展。 ２．２．２ 墙后土体水平位移规律分析 由图 ４ 可知，地下连续墙墙后土体水平位移与基 坑挖深呈非线性关系，在施工过程中，基坑顶部土体的 水平位移值相对较小，在每次工况开挖完成后基坑底 部土体的水平位移值最大，随着挖深增加，“凸肚”现 象也越发明显。 笔者认为，随着施工的逐步进行，地下 连续墙墙体两侧土体平衡稳定性逐渐遭到破坏，墙体 两侧土体向中间产生不均匀挤压现象。 随着基坑侧的 土体被不断开挖清除，另一侧土体所受到的横向挤压 力逐渐增大，使得地下连续墙产生一定程度的横向移 动，而在基坑顶部土压力相对较小，基坑底部土体主要 为各类风化岩土体，加上钢筋混凝土地下连续墙与岩 土体之间形成嵌固作用使得地下连续墙底部位移相对 较小，则导致了“凸肚”现象的产生。 ２．２．３ 支撑轴力演变规律分析 由图 ５ 不难看出，在基坑开挖过程中，各道支撑在 不同开挖时期支撑轴力变化不尽相同。 随着基坑挖深 增加，基坑附近土体主动土压力逐渐得到释放，支撑轴 力由工况 １ 开始至开挖结束后不断增大，第 １、２、３ 道 支撑最大轴力位于支撑中部附近的位置处，第 ４ 道支 撑的最大轴力则位于端部附近，其中第 ３ 道支撑处支 撑轴力为各道支撑中的最大值。 笔者认为，由于前 ３ 道支撑为钢筋混凝土支撑，并且在支撑两侧与地下连 续墙相结合的部位设置三道斜撑作为边撑，将轴力更 均匀地分散至各处，在这种情况下支撑中部处的应力 达到最大值。 而第 ４ 道支撑为钢支撑，在开挖结束后 基于两侧土体对支撑所产生的应力并不均匀，以至于 支撑轴力最大位置处于支撑端部。 ３ 施工与设计优化建议 基于对基坑周边地表沉降、墙后土体水平位移以 及支撑轴力所做规律分析，现针对广州地铁 １１ 号线琶 洲站与城际铁路琶洲站合建车站基坑工程及其类似工 程的施工与设计提出下述几点优化建议 １） 由于此基坑项目开挖距离长、宽度广、深度大， 基于地表沉降演化规律，在基坑分层、分块开挖方面应 该做到合理分配，在开挖过程中如每一段深度相差较 大，应在合理的深度差内设置临时支撑，或者将各段支 撑预应力进行一定提升，或合理增大围护墙刚度。 ２） 由于基坑周边地表最大沉降值出现在距离地 下连续墙墙后 １３ ｍ 左右的位置处，加上项目周围建筑 物繁多，基于地表沉降演化规律，对基坑两侧 ２５ ｍ 范 围内的土体变化情况应加大监测频率及监测点密度， 同时应考虑对一定范围内的土体进行稳定处理。 ３） 在基坑开挖过程中，由于支撑轴力与基坑挖深 成正相关关系，基于支撑轴力演变规律，在开挖末期， 应对不同结构类型支撑的支撑轴力分别进行不同手段 的严密监测，一旦支撑处轴力值接近或超过警戒值，应 立即加设临时支撑并对支撑附近土体进行稳定处理。 ４） 由于墙后土体水平位移与基坑挖深成正相关 关系，并且随开挖深度的增加“凸肚”现象越发明显， 基于墙后土体水平位移规律，在施工过程中应及时施 做支护结构，并且合理地增大各支护结构的抗弯强度 及抗压强度。 ４ 结 论 １） 基坑周边土体地表沉降沿基坑横向先逐渐增 大，在距离地下连续墙墙后 １３ ｍ 左右处沉降达到峰 值，此后逐渐减小。 地表沉降趋势呈“镰刀”形变化， 最大沉降值为 ４２ ｍｍ，在实际施工过程中，对基坑附近 ２５ ｍ 范围内建筑物及地下管线变形应着重监测。 ２） 在开挖过程中，基坑顶部土体的水平位移值相 对较小，随着基坑开挖工作的逐步进行，地下连续墙墙 后土体水平位移逐渐增大，渐渐形成“凸肚”现象，土 体最大水平位移量为 ３２ ｍｍ，在施工过程中应合理增 大围护墙刚度和支撑强度。 ３） 支撑轴力与基坑挖深成正相关关系，最大支撑 （下转第 ４２ 页） ６３矿 冶 工 程第 ４０ 卷 ChaoXing 区矿柱尺寸较为合理。 除产生塑性区的几个盘区外，其余矿柱应变较大 的盘区为 ８、９、１０ 盘区。 ５ 结 论 １） 针对该铁矿缓倾斜厚大矿体，设计了“棋盘” 方式的矿房、矿柱布置形式，即首先在整个矿区沿矿体 走向和倾向分别布置几条较大规格的盘区矿柱，然后 在盘区内沿走向方向布置矿房和小矿柱，这样有利于 地压控制、通风、矿柱回收和保护地面的建（构） 筑 物等。 ２） 各盘区之间在盘区大矿柱的隔离作用下，相互 之间的影响较小，可以有效避免“多米诺”方式的大面 积地压灾害的发生。 ３） 由应力、位移、塑性区以及各种其它因素可知， Ｍ２ 模型模拟的开采顺序最优，即由北向南开采为最优 的开采顺序，其次为从中间到两边开采。 ４） 根据矿柱强度设计公式和三维数值模拟分析 综合确定的采场结构参数为沿倾向的盘区矿房跨度 １２０ ｍ，南部矿柱宽度 ４０ ｍ，中、北部矿柱宽度 ３５ ｍ；沿 走向的盘区矿房跨度 ２００ ｍ，矿柱宽度 ４０ ｍ；盘区内沿 走向布置采场，南部矿房 １２ ｍ，矿柱 ９ ｍ，中、北部矿房 １４ ｍ，矿柱 ８ ｍ；如果允许放顶时，中部可以调整为矿 房跨度 １４ ｍ，矿柱宽度 ６ ｍ；在矿体厚大处，矿柱尺寸 在原有推荐参数的基础之上可适当增加 １～２ ｍ。 参考文献 ［１］ 崔曙忠． 某铁矿中厚及以上缓倾斜矿体采矿方法研究［Ｊ］． 金属 矿山， ２０１２（８）２１-２４． ［２］ 修 蕾，乔 木，李志军，等． 缓倾斜中厚矿体开采方法研究［Ｊ］． 有色金属（矿山部分）， ２０１１，６３（２）８-１０． ［３］ 赵 欣． 基于满意度模型的采场结构参数多目标综合优化研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１８，３８（６）３３-３８． ［４］ 张永贵，郭建江． 用沙坝矿难采矿体采场结构参数优化研究［Ｊ］． 现代矿业， ２０１７，３３（８）８５-８７． ［５］ 胡建华，任启帆，黄仁东，等． 地下矿山采场结构参数的核主成分 分析法优化［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１８，３８（２）２５-２９． ［６］ 张茂盛，白立远，王 平． 某铁矿采矿方法优选及采场结构参数优 化［Ｊ］． 有色金属（矿山部分）， ２０１５，６７（２）１５-１８． ［７］ 刘建东，解联库，曹 辉． 大规模充填采矿采场稳定性研究与结构 参数优化［Ｊ］． 金属矿山， ２０１８，４７（１２）１０-１３． ［８］ 兰 明，刘志祥，李夕兵，等． 中深孔崩矿阶段嗣后充填法采场结 构参数优化［Ｊ］． 中南大学学报（自然科学版）， 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