● 摘要
钢板桩支护以其结构简单、可重复利用、施工速度快等诸多优点，广泛应用于水利和海岸工程中。用于基坑支护的钢板桩主要有H型钢板桩和拉森钢板桩(U型钢)等。现场实测数据表明：钢板桩横截面的波纹形状会导致其横截面凹凸处的土压力产生差异，由钢板桩横截面的几何特征所引起土压力分布不均的现象不容忽视。但目前国内外对挡墙具有形状效应的研究成果尚少。因此，研究挡墙的形状效应对基坑的变形、土压力和挡墙的位移等的影响有很强的工程实际意义和创新意义。
本文利用离心模型试验对悬臂式板桩支护基坑的开挖进行了模拟，通过对比平面挡墙、凹型挡墙、梯型挡墙三种不同截面形状的挡墙来模拟基坑的开挖，研究了挡墙的形状效应对基坑开挖过程中挡墙变形、土压力以及基坑土体的变形破坏的影响；并借助最新开发的自动开挖装置对在重力场和离心场下两种不同模拟基坑开挖方法进行了对比分析，研究了不同开挖方法对基坑开挖过程中挡墙变形、土压力以及基坑土体的变形破坏的影响。得出如下主要结论：
挡墙的形状效应对挡墙前后的土压力分布有着明显的影响。在挡墙绕墙底转动和平移的位移模式下，凹型挡墙和梯型挡墙墙后凸处部分的土压力值大于凹处；墙前凹处部分的土压力值大于凸处；挡墙的土压力分布曲线在平面挡墙土压力曲线上下变化。这种形状效应对土压力的影响与土拱效应的形成有关。
当基坑高度与挡墙插入深度的比例不同时，挡墙前后的土压力的分布规律不同，基坑失去稳定性时的“临界离心加速度”也不同。
重力场和离心场两种不同开挖方法对挡墙的位移模式没有直接的影响，但是对挡墙的位移和土压力的大小有一定的影响。相对于重力场停机开挖的方法，离心场自动开挖的方法能有效增加模型与实际工程的相似度，提高试验结果的可信度。