，，，，

(1.中國(guó)科學(xué)院 地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029；2.重慶市交通委員會(huì)工程質(zhì)量安全監(jiān)督局，重慶 400060；3.中國(guó)電建集團(tuán) 中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，長(zhǎng)沙 410014；4.中交一公局駙馬長(zhǎng)江大橋一分部，重慶 萬州 404000)

基于正交試驗(yàn)法的重力錨基坑巖土參數(shù)敏感性分析

冉濤1，毛江南2，梅松華3，王巍偉4，譚利華4

(1.中國(guó)科學(xué)院 地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029；2.重慶市交通委員會(huì)工程質(zhì)量安全監(jiān)督局，重慶 400060；3.中國(guó)電建集團(tuán) 中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，長(zhǎng)沙 410014；4.中交一公局駙馬長(zhǎng)江大橋一分部，重慶 萬州 404000)

為了探究重力錨基坑變形過程中的巖土參數(shù)敏感性，以重慶萬州駙馬長(zhǎng)江大橋北岸重力錨基坑作為研究對(duì)象，首先基于正交試驗(yàn)法設(shè)計(jì)計(jì)算方案，采用有限差分軟件FLAC3D對(duì)基坑開挖變形進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。然后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行極差分析和方差分析。結(jié)果表明：極差分析和方差分析識(shí)別出的影響基坑開挖變形的主要巖土參數(shù)均為全風(fēng)化層的彈性模量E1、泊松比μ1、黏聚力c1、內(nèi)摩擦角φ1以及強(qiáng)風(fēng)化層的彈性模量E2；結(jié)合基坑開挖試算結(jié)果綜合確定的反演目標(biāo)參數(shù)為全、強(qiáng)風(fēng)化層的彈性模量E1和E2。研究結(jié)果為后續(xù)的位移反分析奠定了基礎(chǔ)，以及為控制基坑開挖變形提供了施工指導(dǎo)建議，同時(shí)還為類似工程的敏感性分析問題提供了借鑒方法。

深基坑工程；敏感性分析；巖土參數(shù)；正交試驗(yàn)法；統(tǒng)計(jì)分析

1 研究背景

數(shù)值計(jì)算已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于邊坡工程、隧道工程和基坑工程等地表和地下工程的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)中，眾所周知，巖土體力學(xué)參數(shù)是影響巖土工程數(shù)值計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性的最重要因素之一。目前，確定巖土力學(xué)參數(shù)的方法主要有室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、工程類比以及反分析方法等。然而，由于受到試驗(yàn)環(huán)境和試樣尺寸效應(yīng)等因素的影響，加上巖土體自身復(fù)雜的結(jié)構(gòu)性和力學(xué)性質(zhì)的空間變異性，通過室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲得的力學(xué)參數(shù)通常與巖土體實(shí)際參數(shù)有較大偏差，而通過工程類比得到的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)則更顯粗略。因此，充分利用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)得到的巖土體位移信息，借助一定的力學(xué)模型和數(shù)值計(jì)算方法，反推出巖土體力學(xué)參數(shù)的反分析方法逐漸發(fā)展成為解決巖土體計(jì)算參數(shù)取值問題的主要途徑，并且在實(shí)際工程中得到了廣泛應(yīng)用[1-8]。但是，在利用反分析方法確定巖土體參數(shù)時(shí)，計(jì)算量通常相當(dāng)大[9]，如果能夠識(shí)別出影響巖土體變形的主要參數(shù)，進(jìn)而有針對(duì)性地進(jìn)行參數(shù)反演，將大大減小工作量，提高反分析的準(zhǔn)確性和效率[10]。

敏感性分析是一種系統(tǒng)分析方法，該方法假設(shè)系統(tǒng)的某個(gè)特性K由n個(gè)影響因子決定，即K=f(x1,x2,…,xn)。令每個(gè)因子在偏離基準(zhǔn)值的一定范圍內(nèi)變動(dòng)，若xi的較小變化就能引起K的較大變化，則表明K對(duì)xi敏感，xi即可判定為系統(tǒng)特性K的高敏感性參數(shù)，反之亦然[11]。因此，敏感性分析成為解決巖土工程多參數(shù)辨識(shí)問題的主要方法。目前，文獻(xiàn)記載的因素敏感性分析方法主要有非參數(shù)統(tǒng)計(jì)方法[12]、曲線斜率法[13-14]、敏感性系數(shù)法[15]、敏感度函數(shù)法[10,16-17]、正交試驗(yàn)法[18-22]、均勻設(shè)計(jì)法[23]、灰色關(guān)聯(lián)度分析法[24-25]、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[26-27]等，其中以敏感性系數(shù)法、敏感度函數(shù)法和正交試驗(yàn)法這3種方法應(yīng)用最為廣泛。前2種方法雖然簡(jiǎn)單易行，但是對(duì)于多參數(shù)的敏感性分析問題存在多解性，排序結(jié)果會(huì)受到參數(shù)水平和擬合函數(shù)的影響，只適用于參數(shù)較少的情況[22]。另一方面，巖土體力學(xué)參數(shù)之間存在固有的相關(guān)性，它們對(duì)系統(tǒng)的影響是相互交叉、綜合作用的，因而傳統(tǒng)單因素條件下的分析方法顯得不盡合理[12,19]。研究表明，正交試驗(yàn)法的設(shè)計(jì)規(guī)則科學(xué)合理，不僅能夠最大限度地減少試驗(yàn)次數(shù)，而且統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果還可以判定影響因素的顯著性水平，可對(duì)因素的敏感程度進(jìn)行量化考核，因此，正交試驗(yàn)法對(duì)于多因素敏感性分析問題更加適用[18-22]。

本文以重慶萬州駙馬長(zhǎng)江大橋北岸重力錨基坑作為研究對(duì)象，采用正交試驗(yàn)法對(duì)影響基坑開挖變形的巖土體力學(xué)參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，試圖辨識(shí)出影響基坑變形的主要因素，從而為后續(xù)開展的位移反分析工作奠定基礎(chǔ)，以及為控制基坑開挖變形提供施工指導(dǎo)建議。

2 正交試驗(yàn)法及統(tǒng)計(jì)分析原理

2.1 正交試驗(yàn)法原理介紹

正交試驗(yàn)法[28-29]是研究多因素多水平的一種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，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)，這些代表性的點(diǎn)具有“均勻分散、整齊可比”的特征。正交試驗(yàn)法在水平較少的情況下具有較高的效率，可以快速找出各相關(guān)因素對(duì)基坑變形的影響程度。正交表是正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本工具，通常記為L(zhǎng)n(tm)，其中L為表符號(hào)，t為因素水平數(shù)，m為因素個(gè)數(shù)，n為試驗(yàn)次數(shù)。正交表具有2項(xiàng)重要性質(zhì)：①每一列中，不同的數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)相等；②任意2列中數(shù)字的排列方式齊全且均衡。通俗地說，每個(gè)因素的每個(gè)水平與另一因素的各個(gè)水平各結(jié)合一次，即為正交性。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析方法

對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果的分析，通常采用2種方法[18,30]：一種是極差分析法，也稱為直觀分析法；另一種是方差分析法。

極差分析法中，先求出各因素在每一水平下試驗(yàn)指標(biāo)的平均值，然后計(jì)算同一因素不同水平下試驗(yàn)指標(biāo)均值的極差，極差越大，說明該因素的水平改變時(shí)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響越大，可判定為主要因素，反之亦然。以下標(biāo)i表示因素水平號(hào)，下標(biāo)j表示不同因素的編號(hào)，那么因素j的極差Rj的計(jì)算公式為

(1)

式中Kij為因素j水平號(hào)為i的各試驗(yàn)結(jié)果之和。

極差分析法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、直觀，計(jì)算量較小，缺點(diǎn)是不夠精確。采用方差分析可以彌補(bǔ)極差分析的不足。方差分析法是將數(shù)據(jù)的總離差平方和分解為因素的離差平方和與誤差平方和之和，利用各因素的離差平方和與誤差平方和構(gòu)造檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，作給定顯著性水平α的F檢驗(yàn)，每個(gè)因素的F值或概率P值的大小順序即反映了試驗(yàn)指標(biāo)對(duì)該因素的敏感程度。

假設(shè)采用正交表Ln(tm)安排試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為y1,y2,…,yn，那么數(shù)據(jù)的總離差平方和QT為

(2)

其中:

(3)

(4)

因素j引起的數(shù)據(jù)的離差平方和Qj為

(5)

式中：Tij為正交表Ln(tm) 第j列第i水平的計(jì)算結(jié)果yi之和；r為各因素每一水平的試驗(yàn)次數(shù)，且

(6)

QT和Qj的自由度分別為：

fT=n-1 ;

(7)

fj=t-1 。

(8)

將所有空白列的離差平方和相加，記為Qe；對(duì)應(yīng)的自由度相加，記為fe，構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量Fj，即

(9)

對(duì)于給定的顯著性水平α，當(dāng)Fj>F1-α(fj,fe)時(shí)，即可判定該因素在檢驗(yàn)水平α下影響顯著。

3 重力錨基坑工程概況

以重慶萬州駙馬長(zhǎng)江大橋北岸重力式錨碇基坑作為研究對(duì)象，該基坑是全橋的控制性工程。基坑基底尺寸為73 m×48 m(長(zhǎng)×寬)，最大開挖深度38.5 m。在基坑周圍共設(shè)置78根樁徑1.5 m的鋼筋混凝土防護(hù)樁，樁長(zhǎng)在12.015～18.500 m之間，樁頂設(shè)置帽梁連接。在防護(hù)樁上部設(shè)置1～4層預(yù)應(yīng)力錨索，長(zhǎng)度為16～35 m，設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力600 kN?；游鞅苯峭鈧?cè)設(shè)置10根截面尺寸為2.5 m×1.8 m(長(zhǎng)×寬)的抗滑樁，樁長(zhǎng)為12.5～15.0 m。

根據(jù)施工設(shè)計(jì)方案，重力錨基坑采取分層開挖的方式，1～5層采取垂直向下開挖，前4層開挖后立即施作錨索；6～13層采取水平方向開挖，設(shè)計(jì)開挖總層數(shù)為13層。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和開挖步驟如圖1所示。基坑開挖施工的數(shù)值模擬步驟見表1。

重力錨基坑三維計(jì)算模型范圍為：寬202 m(x方向)，長(zhǎng)235 m(y方向)，模型底面標(biāo)高170 m。x軸正向垂直于基坑軸線、指向長(zhǎng)江下游側(cè)；y軸正向平行于基坑軸線、指向長(zhǎng)江北側(cè)岸坡；z軸正向垂直于xy平面指向豎直向上。模型共劃分1 036 654個(gè)單元，431 583個(gè)節(jié)點(diǎn)?；尤S計(jì)算模型和支護(hù)結(jié)構(gòu)模型見圖2和圖3。

圖1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和開挖步驟示意圖

表1 重力錨基坑開挖施工數(shù)值模擬步驟

(a)整體模型 (b)局部模型

注：1.全風(fēng)化層; 2.強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖; 3.中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖; 4.重力錨基坑

圖2重力錨基坑三維計(jì)算模型

Fig.2Three-dimensionalcomputationalmodelofthegravityanchorexcavation

模型地層概化為3種材料，自上而下依次為：第四系殘坡積及崩坡積粉質(zhì)黏土混碎塊石(全風(fēng)化層)、強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖(強(qiáng)風(fēng)化層)、以及中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖(中風(fēng)化層)。巖土體均采用彈塑性本構(gòu)模型、Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則；防護(hù)樁、帽梁、抗滑樁均采用彈性模型；預(yù)應(yīng)力錨索采用FLAC3D內(nèi)置的cable單元進(jìn)行模擬。巖土體主要物理力學(xué)參數(shù)見表2。模型各側(cè)面分別設(shè)置相應(yīng)的法向位移約束，底部設(shè)置豎向位移約束，上部邊界為自由邊界。

圖3重力錨基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)模型

Fig.3Supportingstructureofgravityanchorexcavation

注：1.抗滑樁; 2.帽梁; 3.防護(hù)樁; 4.預(yù)應(yīng)力錨索

表2 重力錨基坑巖土力學(xué)參數(shù)基準(zhǔn)值

4 巖土參數(shù)敏感性分析

4.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及計(jì)算結(jié)果

根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，結(jié)合重力錨基坑地層巖性特征和支護(hù)結(jié)構(gòu)受力特征，選取基坑中軸線上的41#防護(hù)樁頂水平位移(垂直于基坑方向)作為試驗(yàn)指標(biāo)；以影響基坑開挖變形的主要力學(xué)參數(shù)，即將3種地層材料的彈性模量E、泊松比μ、黏聚力c以及內(nèi)摩擦角φ作為影響因素，共涉及12個(gè)力學(xué)參數(shù)，同時(shí)將每個(gè)參數(shù)劃分為3個(gè)水平，因素及因素水平取值見表3。采用13因素3水平正交表L27(313)進(jìn)行試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，除了12個(gè)力學(xué)參數(shù)以外，將正交表第13列作為試驗(yàn)誤差項(xiàng)。在本文中，將重力錨基坑的一次開挖變形計(jì)算看作一次“試驗(yàn)”，采用有限差分軟件FLAC3D進(jìn)行基坑開挖變形計(jì)算，共進(jìn)行27次數(shù)值計(jì)算?；谡辉囼?yàn)設(shè)計(jì)的計(jì)算方案及數(shù)值計(jì)算結(jié)果見表3。

4.2 計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析

表3 基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的數(shù)值計(jì)算方案及結(jié)果

注：括號(hào)內(nèi)的數(shù)值是因素在該水平下的取值;E1,E2,E3單位均為MPa;c1,c2,c3單位均為kPa;φ1,φ2,φ3單位均為(°)

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果極差分析

注：SUM(i) (i=1, 2, 3)為該因素取水平i時(shí)的樁頂位移之和；AVE(i)(i=1, 2, 3)為9次試驗(yàn)位移之和SUM(i)的平均值；R為均值A(chǔ)VE(i)的極差

表4為正交試驗(yàn)結(jié)果的極差分析，可以看出，全風(fēng)化層的彈性模量E1、泊松比μ1、黏聚力c1、內(nèi)摩擦角φ1以及強(qiáng)風(fēng)化層的彈性模量E2這5個(gè)參數(shù)的極差相對(duì)較大，表明基坑變形對(duì)于上述5個(gè)參數(shù)較為敏感，各參數(shù)敏感性主次順序?yàn)镋1→E2→φ1→c1→μ1→c2→μ2→φ2→E3→c3→φ3→μ3。其中E1對(duì)基坑變形影響最大；剩余7個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的位移極差均<1 mm，表明基坑變形對(duì)于剩余7個(gè)參數(shù)不太敏感。

從不同參數(shù)水平下樁頂水平位移均值的變化趨勢(shì)(圖4)可以看出，上述5個(gè)參數(shù)指標(biāo)變化幅度較大，而剩余7個(gè)參數(shù)指標(biāo)變化趨勢(shì)較為平緩，同樣反映了上述5個(gè)參數(shù)對(duì)基坑變形影響較大。

圖4不同參數(shù)水平下樁頂水平位移變化趨勢(shì)

Fig.4Trendofhorizontaldisplacementoftheretainingpiletopwithdifferentlevelsofrock-soilparameters

在極差分析的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步檢驗(yàn)各影響因素的顯著性水平，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析。利用式(5)計(jì)算出各因素列的離差平方和Qj。根據(jù)式(8)，本文各因素列自由度fj=2，誤差列自由度fe=2,選取顯著性水平α=0.01，0.05，查F分布分位數(shù)表可知：F0.99(2,2)=99.00，F(xiàn)0.95(2,2)=19.99。定義:當(dāng)Fj>F0.99(2,2)時(shí)，因素高度顯著，記為“**”；當(dāng)F0.95(2,2)≤Fj≤F0.99(2,2)時(shí)，因素顯著，記為“*”；當(dāng)Fj

表5 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析

方差分析結(jié)果顯示：全風(fēng)化層的彈性模量E1、泊松比μ1、黏聚力c1、內(nèi)摩擦角φ1以及強(qiáng)風(fēng)化層的彈性模量E2這5個(gè)參數(shù)對(duì)基坑變形的影響程度為顯著，其中E1，c1，φ1，E2這4個(gè)參數(shù)的影響程度為高度顯著，而剩余的7個(gè)參數(shù)對(duì)基坑變形的影響并不顯著。根據(jù)表5顯示的統(tǒng)計(jì)量F值和概率P值大小，各參數(shù)的敏感性由大到小排序?yàn)椋篍1→E2→φ1→c1→μ1→c2→μ2→φ2→E3→c3→φ3→μ3。由此可見，方差分析結(jié)果和前述極差分析結(jié)果完全一致，反映了正交試驗(yàn)法的科學(xué)性和敏感性分析結(jié)果的正確性。

5 結(jié)果分析與討論

(1)本文的研究對(duì)象重力錨基坑涉及的巖土體參數(shù)眾多，屬于典型的多因素敏感性分析問題?；谡辉囼?yàn)設(shè)計(jì)的計(jì)算方案最大限度地減少了計(jì)算工作量，全面反映了眾多參數(shù)對(duì)基坑變形的綜合影響作用。極差分析和方差分析顯示的參數(shù)敏感性順序完全一致，證實(shí)了正交試驗(yàn)法對(duì)于巖土工程多參數(shù)辨識(shí)問題的適用性和有效性。

(2)極差分析和方差分析均顯示，全風(fēng)化層的彈性模量E1、泊松比μ1、黏聚力c1、內(nèi)摩擦角φ1以及強(qiáng)風(fēng)化層的彈性模量E2這5個(gè)參數(shù)對(duì)基坑變形影響相對(duì)較大?，F(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查顯示，地表全風(fēng)化層為松散土體，強(qiáng)風(fēng)化層為破碎巖體，中風(fēng)化層為層狀塊體結(jié)構(gòu)的巖體，全、強(qiáng)風(fēng)化層的力學(xué)性質(zhì)明顯相對(duì)較差，因而在開挖卸荷作用下必然產(chǎn)生更大的變形，即基坑變形對(duì)于全、強(qiáng)風(fēng)化層參數(shù)更加敏感。因此，地質(zhì)定性分析在一定程度上也證實(shí)了敏感性分析結(jié)果的正確性。

(3)本文的敏感性分析結(jié)果對(duì)于后續(xù)的參數(shù)反演具有一定的指示意義?；娱_挖變形計(jì)算結(jié)果顯示，基坑變形總體較小，防護(hù)樁最大水平位移<25 mm，并且模型中不存在貫通的塑性區(qū)域。由此推斷重力錨基坑在開挖條件下，巖土體仍以彈性變形為主，反演強(qiáng)度參數(shù)c1和φ1意義并不大;而泊松比μ與其他參數(shù)相比，重要性低一些，建議采用設(shè)計(jì)值[31]。因此，根據(jù)敏感性分析結(jié)果，建議反演目標(biāo)參數(shù)為全、強(qiáng)風(fēng)化層的彈性模量E1和E2。

(4)敏感性分析結(jié)果對(duì)于控制基坑開挖變形也具有一定的施工指導(dǎo)意義。根據(jù)施工設(shè)計(jì)方案，重力錨基坑開挖前4層時(shí)，涉及的地層為全、強(qiáng)風(fēng)化層，而敏感性分析結(jié)果顯示，基坑變形對(duì)于全、強(qiáng)風(fēng)化層的變形參數(shù)最為敏感。因此，在實(shí)際施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)深度和范圍進(jìn)行開挖，1—4層開挖完成后應(yīng)立即施作預(yù)應(yīng)力錨索，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)變形及應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，待巖土體變形穩(wěn)定后再進(jìn)行下一層開挖，防止基坑在開挖前期由于變形過大而發(fā)生坍塌事故。

(5)影響基坑變形的因素通常包含基坑巖土體參數(shù)和支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)2個(gè)方面[32]，由于本文的研究目的主要是為后續(xù)開展的位移反分析確定反演目標(biāo)參數(shù)，因而并未論述支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)于基坑變形的影響，關(guān)于后者的研究筆者將另文專述。

6 結(jié) 論

以重慶萬州駙馬長(zhǎng)江大橋北岸重力錨基坑作為研究對(duì)象，采用正交試驗(yàn)法對(duì)影響基坑變形的巖土體參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析，主要得到以下結(jié)論：

(1)正交試驗(yàn)法的設(shè)計(jì)規(guī)則科學(xué)合理，避免了傳統(tǒng)單因素分析方法的不足，全面反映了各因素對(duì)系統(tǒng)的綜合影響作用，統(tǒng)計(jì)分析提供了判斷因素敏感程度的量化標(biāo)準(zhǔn)，該方法適用于巖土工程多參數(shù)敏感性分析。

(2)極差分析和方差分析均顯示E1，μ1，c1，φ1，E2這5個(gè)參數(shù)對(duì)基坑變形的影響顯著，方差分析顯示E1，c1，φ1，E2這4個(gè)參數(shù)的影響程度為高度顯著，而剩余7個(gè)參數(shù)的影響并不顯著。結(jié)合重力錨基坑開挖試算結(jié)果，最后綜合確定的反演目標(biāo)參數(shù)為全、強(qiáng)風(fēng)化層的彈性模量E1和E2。

(3)在實(shí)際施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行基坑開挖，充分利用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析巖土體變形情況和支護(hù)結(jié)構(gòu)受力情況，避免基坑在開挖前期由于變形過大而發(fā)生坍塌事故。

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Sensitivity Analysis of Rock-Soil Parameters of a Gravity Anchor Excavation Based on Orthogonal Experiment Method

RAN Tao1，MAO Jiang-nan2， MEI Song-hua3，WANG Wei-wei4，TAN Li-hua4

(1.Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China； 2.Engineering Quality and Safety Supervision Bureau of Chongqing Traffic Committee, Chongqing 400060, China；3.Zhongnan Engineering Co. Ltd., Power China, Changsha 410014, China；4.First Division of Fuma Yangtze River Bridge, China First Highway Engineering Co. Ltd., Wanzhou 404000, China)

In the aim of investigating the sensitivity of rock-soil parameters during the deformation of gravity anchor excavation, FLAC3Dwas employed to simulate the deformation based on orthogonal experiment design, and range analysis and variance analysis were conducted for the simulation results. The gravity anchor excavation of Fuma Yangtze River Brideg in Wanzhou District, Chongqing City, was selected as the research object. Results of range analysis and variance analysis both suggest that elastic modulusE1, poisson’s ratioμ1, cohesionc1, and internal friction angleφ1of completely-weathered layer and elastic modulusE2of strongly-weathered sandy mudstone were identified as the dominant geotechnical parameters that affect the deformation of excavation. Furthermore in association with trial calculation results,E1andE2were determined as the target parameters of inversion analysis. The research results laid a foundation for subsequent displacement back analysis, provided guiding suggestion for controlling the deformation of excavation, and offered a reference for sensitivity analysis of similar engineering as well.

deep excavation project; sensitivity analysis; rock-soil parameters; orthogonal experiment method; statistical analysis

10.11988/ckyyb.20160804

2016-08-10；

2016-09-23

冉 濤(1985-)，男，四川廣元人，博士研究生，主要從事工程地質(zhì)和巖土工程方面的研究。E-mail:rantaopaul@aliyun.com

TU441.3

A

1001-5485(2018)01-0101-06

(編輯：占學(xué)軍)