關(guān)鍵詞：深基坑 正交試驗(yàn)法 地下管道 

　　城市地下管線是城市的生命線工程。在人口密集的大城市，深基坑開挖引起的地表沉降和地層移動(dòng)對(duì)于周圍的地下管線帶來(lái)了不利影響。關(guān)于這方面的理論或試驗(yàn)研究的內(nèi)容多以考慮個(gè)別因素為主，偏重于損傷規(guī)律分析以及試驗(yàn)驗(yàn)證，缺乏多因素下地下管線變形損傷的影響因子綜合評(píng)判分析研究，因此，亟需針對(duì)地下管網(wǎng)建立起多因素耦合作用下的變形損傷評(píng)估體系，綜合考慮各種因素，以確保城市地下管網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和有效性，避免出現(xiàn)極端不利的危害性后果，這對(duì)于維護(hù)城市的正常社會(huì)秩序具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。 

　　該文深就深基坑開挖對(duì)周圍地埋管線的影響及安全問(wèn)題進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析研究。采用有限差分軟件FLAC3D，考慮基坑、周邊土及管線的相互作用，建立相應(yīng)的分析模型，對(duì)深基坑開挖對(duì)地下管線的影響進(jìn)行了數(shù)值模擬；根據(jù)正交試驗(yàn)法的原則，根據(jù)數(shù)值計(jì)算所得數(shù)據(jù)，得到各影響因素的權(quán)重因子。 

　　1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 

　　1.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)介紹 

　　正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)（Orthogonal experimental design）是研究多因素多水平的又一種設(shè)計(jì)方法，它是根據(jù)正交性從全面試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，這些有代表性的點(diǎn)具備了“均勻分散、齊整可比”的特點(diǎn)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是分式析因設(shè)計(jì)的主要方法。是一種高效率、快速、經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。 

　　1.2 確定試驗(yàn)因素、水平和指標(biāo)，列出因素水平表 

　　影響管線損傷的因素，不僅有管線的埋深和地面堆載等外部因素，還有管線材質(zhì)和管線接頭等管線本身的因素。該文考慮管線埋深、管線與基坑的水平距離和地下水三個(gè)外部因素以及管線材質(zhì)和管線直徑二個(gè)管線自身的因素對(duì)管線的損害程度的影響。 

　　2 模型介紹 

　　本次數(shù)值計(jì)算取的原始尺寸為63.8 m ×63.8 m×19.6 m，深度為12 m，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，基坑開挖影響寬度約為基坑開挖深度的3～4倍，影響深度約為開挖深度的2～4倍。根據(jù)實(shí)際情況，本次計(jì)算影響寬度和深度分別取4倍、3倍的開挖深度，即模型的尺寸為115 m×111 m×48 m。 

　　2.1 模型假設(shè) 

　　為了便于分析問(wèn)題，本文對(duì)有限元模型作了如下假定： 

　�。�1）地下管道材料按均質(zhì)線彈性材料考慮，且不考慮管道接頭的影響，管道等直徑、等壁厚。由于大部分地下管道平行于道路鋪設(shè)，建筑物也是沿道道路建設(shè)，故僅考慮了地下管線平行于基坑邊的情況。 

　�。�2）土體為彈塑性介質(zhì)，本構(gòu)模型采用摩爾――庫(kù)倫模型。 

　�。�3）假定管道與周圍土體在變形前后及變形過(guò)程中兩者都緊密接觸，管道與土體沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)或脫離。這種假定在實(shí)際工程中是可能存在的，即土體的剛度相對(duì)管道來(lái)說(shuō)不是很小。然而，對(duì)于處在滑坡中的地下管線，由于土體位移較大，而地下管線的剛度相對(duì)于土體大得多，是可能產(chǎn)生土體與管道分離現(xiàn)象的，在這種情況下，一般可以采用在兩者之間加上接觸單元來(lái)模擬。然而，基坑工程計(jì)算分析過(guò)程中不允許產(chǎn)生像滑坡中土體位移那樣大的現(xiàn)象�？烧J(rèn)為地下管線與土體是緊密接觸的，不考慮管土的分離現(xiàn)象。 

　　3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)值分析比較 

　　3.1 數(shù)據(jù)處理 

　�。�1）以應(yīng)力為控制指標(biāo)確定因素的主次順序。 

　　極差分析法簡(jiǎn)稱R法，它包括計(jì)算和判斷兩個(gè)步驟。 

　　為第j列因素m水平所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力指標(biāo)和，為的平均值。由的大小可以判斷j因素的優(yōu)水平和各因素的優(yōu)水平組合，即最優(yōu)組合。 

　　為第j列因素的極差，即j列因素各水平下的指標(biāo)值的最大值與最小值之差。 

　　反映了第j列因素的水平變動(dòng)時(shí)，試驗(yàn)指標(biāo)的變動(dòng)幅度。越大，說(shuō)明該因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響越大，因此也就越重要。于是依據(jù)極差的大小，就可以判斷因素的主次。 

　　4 結(jié)語(yǔ) 

　　該文采用正交試驗(yàn)法，綜合考慮了基坑開挖對(duì)地下管道變形所涉及的管線埋深、管線與基坑的水平距離、地下水深度、管線材質(zhì)和管線直徑等因素，并對(duì)各種因素的權(quán)重因子進(jìn)行了量化。 

　　在以應(yīng)力作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，因素C（管道埋深）是影響試驗(yàn)指標(biāo)的主要因素，然后依次是A（地下水）、E（管道材質(zhì)）、B（管道尺寸）、D（管道距基坑位置）因素，其權(quán)重比例分別為21.4%、20.3%、19.6%、19.4%、19.3%。在以位移為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，因素A（地下水）是影響試驗(yàn)指標(biāo)的主要因素，然后依次是D（管道距基坑位置）、B（管道尺寸）、C（管道埋深）、E（管道材質(zhì)）因素，其權(quán)重比例分別為25.4%、18.1%、18%、22.5%、16.1%。 

　　基坑開挖對(duì)地下管道變形的影響是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，在施工時(shí)，要綜合考慮各種因素，抓住主要因素，確保工程安全。 

　　參考文獻(xiàn) 

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