1 绪论
1.1研究目的及意义
近年来我国城市建设步伐的加快，城市人口的急速增长，高层建筑甚至超高层建筑的建设设计越来越多，地下空间的开发利用越来越常见，而与之配套的各种地下商场、仓库、停车场等空间利用工程也大量建设，充分利用其地下空间商用价值已成为现代设计施工的趋势。因此越来越多的深基坑工程便应运而生。随着我国沿海、河滨地区的工业、经济及港口工程的迅速发展，为缓解经济快速发展地区的交通压力，促进带动区域经济协调快速发展，克服江河、海湾等地形条件对交通的影响，我国多条穿越江海的海底隧道建成通车或进入设计施工阶段，如厦门翔安海底隧道、青岛胶州湾海底隧道、大连湾海底隧道、南京长江隧道、扬州瘦西湖隧道等，这些迅速增多的临海、临河的大型隧道工程、建筑工程、地下工程、交通枢纽工程，使临近江河及滨海的深基坑工程数量也随之呈现井喷趋势。深基坑工程系汇集岩土工程、工程地质、岩土测试技术与结构工程于一体的全面系统工程，涉及水文地质与工程地质、土体强度与稳定、支护结构内力与变形、土与结构共同作用、开挖对周围环境的影响等问题。
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1.2基坑变形规律研究
深基坑工程施工既需保证基坑自身结构的稳定与安全，还需保证减少对周边原有环境的影响。深基坑周边多数会紧邻建筑物、道路、地下管线等，如果基坑施工过程中引起的变形过大，将会造成上述设施发生不均匀沉降或变形而发生进一步的开裂破坏，因此必须有效地控制基坑周围地层变形。在基坑设计中，不仅要确保基坑主体的安全稳定，更要将基坑支护结构变形、周围土体的变形及可能对周围环境造成的影响作为一个重要的考虑因素，用科学严谨的设计施工来减少支护结构及周围土体的变形。在目前的深基坑工程设计中，基坑变形控制要求已愈加严格，以变形控制设计为主的方式已经逐步代替了以强度控制设计为主的原有设计方式，因此深基坑的变形分析成为深基坑工程设计中的非常重要的组成部分，此方面在海陆交互地层区域也更加重要。深基坑变形主要包含坑底隆起、围护结构体侧向变形和基坑周围地层移动(以地表沉降为重点，多集中于沉降范围和沉降曲线两个基本要素)，其中基坑周围地层移动是基坑工程变形研究初期各国专家学者最为关注的研究对象，对其特征及机理的研究一直持续至今，而近二三十年来，对于基坑围护结构侧向变形的研究越来越受到业内的重视。国外岩土工程学者对基坑变形的研究开始较早，早在上世纪 60 年代，美国学者 Peek[6]在国际土力学学术会议上，根据美国、挪威等地的工程现场地表实测数据资料，提出对不同土层分析围护墙后地表沉降和沉降范围的经验关系曲线以及相应的经验估算方法。（如图 1-5）
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2 海陆交互地层特征及基坑变形理论
2.1 海陆交互地层特征
按土质学分类及有关规范，海陆交互地层土体应可划归为软土范畴，土体类型以淤泥、淤泥质粘土、高压缩性的饱和粘性土或粉土为主。河口三角洲等地区淤泥类土均属海陆交互沉积土体，总体来说，其软土层分布宽阔，厚度较为稳定、均匀，由于受海流波浪及潮汐的水动力作用，分选程度较差多有较粗颗粒相掺杂，多交错层理或不规则的透镜体夹层，使其呈不均匀和极疏松的性质，透水性能较淤泥有所增强。河流入海的河口三角洲多为河流沉积与海洋沉积发生相互剧烈交替作用的沉积区，该区域内的海陆交互相沉积环境存在一定的复杂性，较之典型的河流相沉积或海相沉积环境存在明显不同。在该沉积环境形成的海陆交互地层在沉积形成过程中同时受到河流水体与海水水动力条件作用，还受两种水体密度差异的影响，造成其物理力学性质与河流相或海相的典型沉积地层存在诸多差异。海陆交互沉积条件下其地层土体中常出现粉细砂与粘性土之间相互夹杂的互层现象，其土性显示出极度非均质的特点。
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2.2 基坑变形规律及机理
基坑开挖变形主要包括三个部分：围护结构变形、基坑底部隆起、周围地表沉降。基坑开挖过程即为基坑内部土体开挖土体卸荷的过程，因土体开挖卸荷会带来地层土体原始应力状态的改变，基坑外部土体作用在围护结构上的土压力不仅造成围护结构发生向基坑内侧的位移即围护结构的水平位移，同时基坑外侧土体因产生水平滑移而次生造成地表开裂及垂直沉降；基坑内侧下部土体则由于正上方土体开挖而形成垂直方向卸荷，加之围护结构向基坑内侧方向的位移对下部土体的挤压作用共同影响造成下部土体产生以上隆为主的变形，基坑底隆起。综上，可认为基坑开挖变形的主要原因是坑底的土体隆起和围护结构的位移，而二者中围护结构的位移又可认为是更重要原因。深基坑开挖即要确保基坑围护结构及主体结构自身的稳定安全，还要采取有效措施控制基坑周边地层的变形已达到保护周围环境的目标。在软土地区（如长江三角洲、珠江三角洲、天津、福州等地区），由于地层土体性质的软弱复杂，建设工程中的深基坑开挖多会引起坑外土体发生较大的变形，使得基坑工程变得复杂而带风险性。故而下文以软土地区的基坑变形理论作为重点介绍对象，而海陆交互地层土体应可划归为软土范畴，故而软土地区基坑变形相关理论也可推广应用于海陆交互地层地区，根据土层的具体特性作相应的修正。
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3基坑变形实测研究 ........27
3.1 工程概况.........27
3.2 工程地质分析........29
3.3 监测设计.........35
3.4 实测变形数据分析.......38
3.4.1 土体深层水平位移数据 ......38
3.4.2 立柱隆沉 .........44
3.5 本章小结..........45
4 地层对基坑变形影响计算分析 .........46
4.1 模型建立与参数选取..........46
4.2 基坑变形与周边土体变形特点........52
4.3 降雨条件下基坑变形与周边土体变形影响.........57
4.4 模拟结果与实测数据比对分析.........62
4.4.1 基坑及周边土体水平变形 .........62
4.4.2 坑底隆起 .........63
4.5 本章小结.........6
5 基坑变形坍塌事故研究 ........64
5.1 基坑围护结构坍塌事故......64
5.2 地层强度降低对围护结构变形的影响..........67
5.3 本章小结.........74
6 影响基坑变形的地层因素探讨
6.1 淤泥层与粘土层
该基坑施工区域可划分为岸坡阶地区和河道海床区，地质条件均为海陆交互地层，淤泥层及冲积粘土层厚度相似，岸坡阶地区表层有一层人工填土及砂层。由图 6-1 所示，图中黑线表示各测点对应开挖深度，红线表示其对应第四系海陆交互相淤泥层底界面，可知，在所研究工程岸坡阶地区各个施工阶段中各测点土体水平位移最大变形值中 84%的最大变形对应深度均分布在第四系海相沉积淤泥层中。图 6-2 中红色直线表示河道海床区淤泥层底界面深度位置，由图可知在该区域内，各个施工阶段中各测点土体水平位移最大变形值中 74.5%的最大变形对应深度位于海陆交互冲积粘土地层中，出现位置多集中于冲积粘土层上部，少量分布于淤泥层底界面附近。
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结论
本文选取有针对性的工程实例，将理论研究与工程实例结合并用，通过现场实测、数值模拟、比对分析等量化评估手段，就海陆交互地层性质对其层内开挖的深基坑工程的变形影响进行了研究。通过理论研究归纳总结海陆交互地层土质特征、深基坑工程的变形规律及机理并就土体性质对基坑变形的影响进行了概况，通过工程实例监测设计、现场实测数据分析、选取典型断面进行数值模拟，分析变形事故原因及数值模拟结果，探讨了海陆交互地层部分地层因素对基坑变形的影响。现将本文所做的主要工作、研究成果总结如下：
（1）海陆交互地层土体属软土范畴，具备软土高含水量、高孔隙比、高压缩性、低强度、低渗透性、高灵敏度，结构性显著、高蠕变性，流变性较明显的特点；粉细砂与粘性土之间相互夹杂的互层现象是海陆交互地层最明显特征，同时其透水性良好也是明显特征之一；土体的流变性对该地层基坑变形的影响应加以着重关注。
（2）基坑施工开挖期间全程现场监测，通过对反映基坑变形的土体深层水平位移、立柱隆沉等项目数据汇总分析，发现海陆交互地层中基坑工程周边土体及围护结构水平位移变形类型多属于组合位移形式，基坑坑底隆起变形类型应为弹性变形。
（3）采用软土模型对海陆交互地层复杂多变地层结构下基坑开挖进行数值计算模拟发现由于互层现象导致基坑两侧地层差异不均从而造成围护结构变形具有明显的不对称性，立柱桩可能出现倾斜的现象；对降雨条件下考虑流固耦合作用分析了该地层对基坑变形的影响，与非降雨条件围护结构变形对比，可判断由于地下水位的上升及渗流作用，围护结构变形增加，地表沉降也随之增大；坑底隆起也呈增大。通过将模拟结果与实测数据比对，可判断对海陆交互地层基坑变形的数值模拟计算方法总体上是正确可行的。
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参考文献（略）