渗流条件下临近高边坡基坑开挖变形特征研究

王元明; 张军; 王佳仪; 匡渝阳

doi:10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.20250730001

交通科学与工程 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (04) : 151 -161. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.20250730001

渗流条件下临近高边坡基坑开挖变形特征研究

王元明, 张军, 王佳仪, 匡渝阳

作者信息 +

Author information +

文章历史 +

摘要

【目的】探究山区渗流环境下基坑开挖对邻近高边坡变形的影响规律，揭示高边坡在渗流-应力耦合作用下的协同响应机制。【方法】以湖南某基础设施工程为研究对象，基于边坡-基坑耦合地质特征，采用圆弧条分法开展稳定性分析，结合现场监测数据与有限元数值模拟，对不同开挖深度下土体的水平位移、竖向变形及应力演化特征进行系统分析。数值模拟采用Mohr-Coulomb本构模型，并引入各向异性稳定渗流场实现渗流-应力的耦合分析。【结果】圆弧条分法所得最小安全系数与实测结果高度一致，验证了该方法的工程适用性；基坑水平位移随开挖深度的增大而显著增大，最大位移出现在边坡深度5 m处，最小位移位于基坑顶部；基坑底部发生明显塑性隆起，且隆起量与开挖深度呈正相关关系；周边土体竖向变形呈“勾”形分布，地表沉降最大值位于距基坑边缘15～20 m范围内，随后逐渐减小；高边坡竖向与水平变形值均随坡高的增加而增大，顶部土体所受扰动最为显著。【结论】高边坡协同变形的主要机制是渗流条件下基坑开挖引发的非均匀应力释放。所提出的理论计算与模拟分析方法可准确刻画该类工程的变形特征，可为复杂地质条件下邻近高边坡基坑工程的设计优化与变形控制提供理论依据与技术支撑。