摘要:深基坑支護結構的類型具有多樣性和復雜性，對深基坑的穩定性分析也有眾多的理論和方法。本文運用可靠性理論對深基坑工程穩定性進行了實質性的分析，介紹了可靠性理論在深基坑支護體系穩定性分析中應用的各種計算方法。

　　關鍵詞: 深基坑,穩定性分析,可靠度理論

　　深基坑工程是集巖土工程、結構工程、監測技術、施工技術于一體的系統工程，技術復雜，實踐性、綜合性強，同時又是提高工程質量減少工程事故的重點。關于基坑支護結構穩定性分析，目前大都采用常規的定值設計法，即用抗力效應與荷載效應的比值作為安全系數來評價基坑支護結構的穩定性。由于該方法忽略了計算所用參數的隨機性、計算模式的不確定性等，因而其計算所得的安全系數本身也具有隨機性和不確定性，它并不能真正反映支護結構的穩定與安全程度。而運用到工程實際中的精確度不高，可能造成材料的浪費或者存在較大的事故安全隱患，目前建筑結構上已經采用GB50068-2001的基于可靠度的設計統一標準。

　　1 深基坑支護體系的穩定性可靠度分析

　　1.1 主動土壓力和被動土壓力

　　由于在朗肯土壓力分布條件下，忽略了支護結構與土體的摩擦作用，因而當摩擦角 小于25°時，支護結構的嵌固深度和彎矩計算值均偏大。為了彌補這一缺陷，在此采用《建筑基坑支護技術規程》(JGJ120—99)(簡稱《規程》)規定的土壓力分布形式。

　　1.2 深基坑支護結構失穩的模式

　　基坑支護結構的失穩破壞模式主要有：傾覆破壞、坑底隆起、喪失整體穩定性等。只要其中的一種處于失穩狀態，則整個基坑工程系統即宣告失敗。因此,基坑失穩是一個多元模式的失穩問題，對每一種失穩模式均需采用結構可靠度理論進行分析，得出相應失穩模式下的穩定可靠指標 (或失效概率 )，以評價基坑支護結構的穩定可靠度。

　　1.3 深基坑支護結構的極限狀態函數

　　對于第 種基坑失穩模式，首先建立相應的極限狀態函數，即功能函數：

　　其中， 為結構抗力， 為荷載效應。當 ( , ) >0，則系統安全;當 ( , ) <0，則系統失敗;當 ( , )=0，則系統處于極限平衡狀態，此式即為第 種基坑失穩模式的極限狀態方程。

　　對于每一種失穩模式，失穩的概率就是其功能函數 ( , ) <0出現的概率，用 表示失穩概率，其表達式為：

　　式中， 為第 種失穩模式下的可靠指標， 為概率分布函數。

　　當一個基坑系統具有 種失穩模式(即 =1,2,…, )時，總的失穩概率為：

　　按 法，當 種失穩模式完全統計相關時，有 = ;當 種失穩模式完全統計獨立時，有 = 1- 等認為，由于結構體系之間通常既不完全統計相關，也不完全統計獨立，而是處于兩者之間，所以可以用這兩種極端情況作為基坑支護結構失穩概率的界限范圍：

　　1.4 抗傾覆破壞穩定可靠度分析

　　深基坑支護結構抗傾覆破壞的可靠度分析極限狀態函數為

　　—傾覆力矩，分別為墻前的被動土壓力 對轉動點的轉動力矩和墻后的主動土壓力 對轉動點的轉動力矩。

　　對懸臂式支護結構，轉動點取墻腳處;對單(多)支點式支護結構轉動點取最下道支撐處，此時 為最下道支撐點以下的主動土壓力對轉動點的轉動力矩。按定值設計法，其抗傾覆破壞的安全系數 ,且需滿足 。

　　1.5 抗坑底隆起穩定可靠度分析

　　基坑坑底隆起是深基坑的破壞形式之一。目前，抗坑底隆起穩定的驗算方法很多，這里采用同時考慮 ﹑ 作用的抗隆起法。其抗坑底隆起失穩的極限狀態函數為：

        2 實例分析

　　2.1 工程概況及參數

　　某電站廠房基坑開挖深度8 ，基坑東側有一小山體，換算成地面均布垂直荷載為60 ，采用懸臂式支護樁結構,樁長17 。

　　2.2 支護結構的失穩概率

　　參照支護結構的穩定可靠度分析的數學模型，計算抗傾覆穩定、抗坑底隆起穩定、抗整體穩定3種極限狀態，用 法編制的程序求得各極限狀態方程對應的可靠性指標與失效概率。

　　2.3 支護體系可靠度和失效概率

　　分別用一般界限法﹑窄界限法和 法計算得到支護體系的穩定可靠度。

　　有文獻提出,在計算地基承載力時可靠度 可取0.95，計算變形時 可取0.85，本文取基坑支護結構的目標可靠指標 =1.5，其相應的目標失穩概率 =0.0668， 〈 ，由此可得支護結構的設計是滿足要求的。

　　3 結語

　　本文采用結構可靠度理論研究基坑支護結構的穩定可靠度問題，并用概率來度量支護結構的穩定性，能夠更真實的體現隨機變量的隨機性和變異性，因而更符合工程實際。對于懸臂式支護結構，傾覆破壞模式和整體失穩模式是控制失穩模式，因而支護結構的優化設計就可以以這兩種模式為標準，驗算其相應的可靠指標直至滿足目標可靠指標 的要求，之后再行驗算其他失穩模式的穩定可靠指標，當所有失穩模式下的穩定可靠指標都達到目標可靠指標 的設計要求時，即為最優的設計方案。

　　參 考 文 獻

　　[1] 劉建航，候學淵﹒基坑工程手冊[M]. 北京，中國建筑工業出版社,1997.