计算基坑开挖隆起位移的底部人工边界位置确定方法

刘冬; 潘旦光; 沈星锐

doi:10.3724/j.gyjzG25081804

计算基坑开挖隆起位移的底部人工边界位置确定方法

doi: 10.3724/j.gyjzG25081804

刘冬^1,2,
潘旦光^2, ,,
沈星锐²

1. 北京住总集团有限责任公司, 北京 100101;
2. 北京科技大学土木工程系, 北京 100083

基金项目:

国家自然科学基金项目（52478121）。

详细信息

作者简介:
刘冬,博士研究生,高级工程师,一级注册建造师,主要从事土木工程施工方向研究,liudong.5168@163.com。

通讯作者:
潘旦光,博士,教授,博士生导师,主要从事防灾减灾方向研究,pdg@ustb.edu.cn。

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出版历程
- 收稿日期: 2025-08-18
- 网络出版日期: 2026-11-06

A Method for Determining the Position of Bottom Artificial Boundary in Calculating Heave Displacement of Foundation Pit Excavation

1. Beijing Urban Construction Group Co., Ltd., Beijing 100101, China;
2. Department of Civil Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China

摘要

摘要: 在进行基坑开挖时，底部人工边界的位置显著影响基坑隆起位移的计算结果。当前基于应力比或变形比的底部人工边界位置确定方法需要通过试算进行确定。结合应力扩散角，提出了基于应力比的底部人工边界位置解析表达式。为解决深部土体参数没有直接勘探数据的问题，基于回弹模量提出了深部土体参数的确定方法，建立了基于变形比的底部人工边界位置的计算公式。算例分析结果表明：对于深大基坑，基于应力比的底部人工边界位置通常远大于勘探深度；基于变形比法的底部人工边界位置，建立的模型兼具计算效率和计算精度。
- 基坑开挖 /
- 隆起位移 /
- 底部人工边界 /
- 应力扩散角 /
- 土体参数
Abstract: During foundation pit excavation， the position of the bottom artificial boundary significantly affects the calculation results of heave displacement. Existing methods for determining this position， whether based on a stress ratio or a deformation ratio， usually require trial computations. In this study， an analytical expression for the stress-based bottom artificial boundary position was derived by incorporating the stress diffusion angle. To address the lack of direct exploration data for deep soil parameters， a method for determining deep soil parameters was introduced based on the resilient modulus. Subsequently， a calculation formula for the deformation-based bottom artificial boundary position was established. Numerical results show that， for deep and large foundation pits， the stress-based bottom artificial boundary position is generally far beyond the exploration depth. The model established using the deformation-based artificial boundary position effectively balances computational efficiency with accuracy.
- foundation pit excavation /
- heave displacement /
- bottom artificial boundary /
- stress diffusion angle /
- soil parameters

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参考文献(21)

[1]	DEEKS A J,RANDOLPH M F. Axisymmetric time-domain transmitting boundaries[J]. Journal of Engineering Mechanics,1994,120(1):25-42.
[2]	潘旦光,楼梦麟,董聪.土层地震行波反应分析中侧向人工边界的影响[J].岩土工程学报,2005,27(3):308-312.
[3]	刘晶波,谷音,杜义欣.一致粘弹性人工边界及粘弹性边界单元[J].岩土工程学报,2006,28(9):1070-1075.
[4]	吕林海,蒋明杰,谢忠铭,等.基坑开挖引起下卧隧道变形的多案例分析及变形预测算式[J].工业建筑,2024,54(11):24-32.
[5]	BOUKARM R,FREDJ M,SAADOUN A. Performance evaluation of tunnel support system in jointed rock mass by numerical simulation:a case study[J]. KSCE Journal of Civil Engineering. 2024,28(4):1534-1545.
[6]	黄传胜,张家生.地铁深基坑三维有限元模型尺寸效应分析[J].铁道科学与工程学报,2011,8(2):59-63.
[7]	李丹梅,柳艳华,刘帅帅.基坑形状优化及有限元模型尺寸效应分析[J].人民长江,2017,48(增刊2):178-183.
[8]	REZVANI R,TUTUNCHIAN M A. Horizontal displacement of urban deep excavated walls supported by multistrands anchors,steel piles,and in situ concrete piles:case study[J]. International Journal of Geomechanics,2021,21(1):05020008.
[9]	ABBAS Q,YOON J,LEE J. A method for characterizing stiffness of a support system for excavation design. International Journal of Geomechanics,2024,24(2):04023277.
[10]	ABDI A S,OU C Y,TENG F C. Effect of cross wall on the strut forces for braced excavations in clays[J]. Computers and Geotechnics,2024,171:106344.
[11]	房倩,杜建明,王赶,等.模型边界对圆形隧道开挖引起地表沉降的影响分析[J].隧道与地下工程灾害防治,2022,4(1):10-17.
[12]	中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑桩基技术规范:JGJ 94-2008[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.
[13]	上海市城乡建设和交通委员会.地基基础设计规范:DGJ 08-11-2018[S].北京:中国建筑工业出版社,2018.
[14]	American Association of State Highway and Transportation Officials. AASHTO LRFD bridge design specifications,customary U.S. units[M]. 4th ed. Washington,DC:American Association of State Highway and Transportation Officials,2007.
[15]	中华人民共和国铁道部.铁路桥涵地基和基础设计规范:TB 10002.5-2005[S].北京:中国铁道出版社,2005.
[16]	中华人民共和国交通部.公路桥涵地基与基础设计规范:JTG D63-2019[S].北京:人民交通出版社,2019.
[17]	中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑地基基础设计规范:GB 50007-2011[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.
[18]	华国强.土拱效应、应力扩散效应、应力集中效应和桩承式路堤[J].城市道桥与防洪,2017(5):263-268.
[19]	董晓朋,马建林,胡中波,等.饱和砂土地基应力扩散效应的离心模型试验研究[J].铁道标准设计,2018,62(1):84-88.
[20]	沈珠江.理论土力学[M].北京:中国水利水电出版社,2000.
[21]	陈仲颐,周景星,王洪瑾.土力学[M].北京:清华大学出版社,1994.