随着城市化建设的不断发展,基坑工程不仅数量增多,而且向更大、更深方向发展。大量基坑工程集中在市区,施工场地狭小,施工条件复杂,如何减小基坑开挖对周围建(构)筑物、道路和各种市政设施的影响,发展基坑开挖扰动环境稳定控制理论和方法将引起人们进一步的关心和重视。本文研究排桩的优化设计问题,其主要方面如下:(1)当土的力学性能比较差时,咬合桩是一种非常好的支护结构,对咬合桩作为永久结构使用的咬合桩复合结构设计理论和方法进行了研究。同时,研究了不同搭配形式咬合桩作为主体结构使用的可行性,认为荤荤搭配的咬合桩可以作为主体结构一部分使用,但荤素搭配的咬合桩作为主体结构一部分使用要控制素桩的裂缝发展。(2)当土质为粘性土时,应充分考虑土的拱效应,采用柱列式排桩进行支护。本文利用有限元软件ANSYS对桩后土拱效应进行二维数值分析与探讨,分析不同桩截面、不同桩间距、不同土体参数以及桩体位移等因素对桩后土拱效应的影响程度等问题。(3)结合排桩设计的解析法,进行抗滑桩与周围土体相互作用的三维数值模拟分析与探讨,分析桩与周围土体受力特性,桩和周围土体的变形与应力变化趋势。分析结果表明:抗滑桩的支挡作用,土拱效应是主要作用机理;粘聚力高的土体,有利于提高抗滑桩的加固效果,桩距增加会造成最大位移和桩土相对位移的增大,增加到一定程度会造成桩间土挤出量过大,从而使得抗滑桩支挡失效。(4)利用ANSYS二次开发技术,开发非线性的邓肯一张模型,采用不同的本构模型,邓肯—张模型和D-P模型,对粘性土中抗滑桩与周围土体相互作用的数值模拟,研究了不同土的本构关系对桩间土拱的影响。本文仅对在不同土质中如何选择合理的基坑支护方法做初步的探讨,要得出更完善的设计方法,还要做进一步的深入研究。研究结果和相关结论为完善基坑支护理论,以及为类似工程的设计提供依据和参考。