1.1.3　深基坑工程位移反分析研究现状

在岩土工程中，岩土的力学参数是重要的数据。现场实测信息与理论分析相结合的位移反分析方法为岩土体力学参数的确定提供了一个实用的方法。随着监控量测技术的发展，20世纪70年代提出的位移反分析方法，在岩土工程领域已得到广泛应用，并已发展了多种反分析方法，如逆反分析法、正反分析法等。

Kavanagh和Clough首先提出了岩土工程中位移反分析的基本思想，其基本方法是基于现场实测位移，采用有限元方法来反推岩土体的力学参数。Kirsten在约翰内斯堡召开的岩土工程勘测研讨会上提出了用实测岩体变形值来反分析确定岩体的弹性模量。Kovari等首次提出了一种利用量测到的钢拱内侧两点弦长变化和弦高变化来确定作用于钢拱架上的山岩压力的方法，这种方法其实就是一种山岩压力位移反分析的方法。Sakurai和Abe在德国亚琛举办的第三届岩土工程数值法国际讨论会上，提出了平面应变问题的弹性问题位移反分析与弹塑性问题位移反分析，并将位移反分析作为地下工程辅助设计的一种技术。Gioda和Maier开始对弹塑性问题的位移反分析进行了研究，利用实测位移值来计算岩体的初始地应力、黏聚力和内摩擦角，在反分析过程中使用了单纯形法、变量轮换法等优化方法，并对不同优化方法应用在位移反分析中的适用性进行了讨论。

Sakurai和Takeuchi在假定岩体均质线弹性的隧道开挖工程中，在泊松比已知且假设竖向地应力即自重应力的条件下，基于有限单元法推导了利用隧道洞室的径向实测位移值来反演初始地应力和岩体弹性模量的逆反分析计算公式。若竖向地应力未知，则只能反演得到地应力与岩体弹性模型的比值，又称标准地应力。Gioda和Sakurai总结了应用于隧道工程领域的反演理论，认为反分析不但可以对岩土材料模型参数进行反演，还可以计算作用在挡土结构和衬砌上的土压力，同时指出了反演理论需要进一步研究的课题。Ooi和Ramsey根据测斜仪量测的基坑支护结构的水平位移数据，对通过拟合曲线来得到曲率的12种不同方法进行比较分析，得出了采用分段三次曲线去拟合五点的方法能较合理地计算支护结构的弯矩。

我国对位移反分析的研究开始于20世纪70年代末，基本上与国际同步。30多年来，国内的杨志法、冯紫良、杨林德、王芝银、郑颖人、孙均、吕爱钟等学者在位移反分析的理论研究和工程应用方面都作出了独特的贡献。岩土工程领域中，位移反分析法在地下工程中的应用最早，也最为普遍，而在基坑工程中的应用相对较晚。伴随着我国经济的高速发展，大量土木工程的兴建带来大规模的深基坑工程。因为工程实践的需要，国内学者在深基坑工程的位移反分析方面做了很多工作，尤其对地基土水平抗力系数的比例系数m进行了较多的工程应用研究。

杨敏等建立了以弹性支点法中的“m”法为基础的位移反分析模型，采用加速单纯形法去反推待求的土体m值，并对反分析求解过程中解的收敛性和计算时间进行了讨论。最后，给出了位移反分析技术在上海某深基坑工程的应用实例，说明所建立的模型和优化方法是可行合理的。熊巨华等从理论上对m值的适用性和按规范确定m值的两类方法进行了分析，并针对基坑工程中各类挡土结构的特点，给出了根据规范方法确定m值应遵行的原则和注意的问题，最后用试验结果和施工实测数据证明了采用旁压试验和位移反分析法是确定m值的合理方法。王旭东等提出了一种建立在弹性抗力法基础上的地基土m值的反分析优化方法。根据基坑施工监测数据，采用非线性单纯形法去反演地基土的m值，工程实例分析表明该方法简单可靠、稳定性好，易于实际工程应用。冯俊福根据基坑工程的特点，提出结合位移实测数据和反分析方法去反演各土层的m优化值，并编制了相应的反演分析程序。最后，根据杭州城东、城西两个地区大量深基坑工程实例的位移实测数据，对典型土层的水平基床反力系数的比例系数m值进行了反演分析，并结合浙江省规范，给出了较适合杭州地区的各地基土m值的建议值，可为工程设计及施工提供参考。

钟才根等运用位移反分析原理，得到了考虑软土流变特性的m值的确定方法，并通过对上海软土地区大量基坑工程的分析计算，归纳得出了m值随时间的变化关系式，可用于工程实践，进而对围护结构的变形进行动态预测，为基坑工程信息化设计、施工的实现创造条件。戴加东根据支护结构的实测位移信息，采用单纯形优化方法去反演基坑开挖过程中的土体参数m值，利用反演分析得到的m值可较准确地预测下一工况支护结构的位移，说明位移反分析技术应用于基坑工程是可行的。张军平等通过理论计算与实测水平位移的对比，分析了当前常用于软土基坑的两种位移反分析方法。研究发现，基于m值的位移反分析法简单实用，适用于浅基坑参数的反演分析，而基于黏弹性增量理论的位移反分析法精度更高，更适于精确的分析和研究，在深基坑参数反演分析中建议采用弹性增量法。

林志繁考虑到土体m值会随基坑的开挖而衰减的特点，在目前国内传统的弹性地基梁位移反分析过程中引入了m值的衰减系数α，将此考虑基坑分步开挖和m值衰减的位移反分析法应用于广州市快速路泵站基坑工程，反演得到的土体m值更真实反映了基坑实际工作性态。王强等在弹性地基梁法的基础上，根据现场多支撑动态开挖的过程和支护结构的施工监测数据，提出了采用位移反分析法来反演基坑工程被动区土体m值的方法，结合苏州轨道交通1号线仓街站深基坑工程，对各个工况下的土体m值进行了反演，利用反分析得到的m值更为符合工程实际情况，还可准确地预测下一工况的位移，说明位移反分析在深基坑开挖中的应用是合理可行的。