基坑工程面对各种各样的地基土和复杂的环境条件进行施工作业,存在各种不确定因素,所以很难对基坑工程的设计与施工制定一套标准模式,或用一套严密的理论和计算方法,能够把握施工中可能发生的各种变化。目前用于基坑计算的有限元理论很多,但是每种理论都存在一定的缺陷。本文首先介绍了目前常用的几种计算基坑受力与变形的方法和各种有限元理论,分析每种方法的特点,进行了相应的改进。在此基础上,对如何将有限元理论应用于基坑工程,以合理地指导设计与施工做了深入的研究。并就以下两方面应用进行实例分析。⑴基坑的计算与分析。采用杆系有限元方法或考虑土体的有限元方法对基坑工程进行模拟计算。本文分别对两道和三道支撑的桩(墙)式围护结构及重力式挡墙围护结构基坑工程进行了有限元模拟计算,根据与实际监测资料的对比分析,表明本文所采用有限元方法是合理可行的。另外本文还比较了增量法与全量法计算结果的差异,讨论了桩体刚度、桩土弹性模量、地面超载、土体性质等因素对支护结构的影响,得到了一些可供工程参考的结论。⑵基坑围护结构的优化设计及计算参数的动态反分析。根据安全经济的设计原则,本文在围护结构形式不变的情况下,以总的耗材量最少建立目标函数,以桩径、桩长、支撑的位置与支撑的直径为设计变量,研究基坑围护方案的优化实现问题。通过循环迭代,最终确定一个既能满足工程施工和工程安全的需要,又能使基坑工程的造价最小的围护方案。从而改变仅从工程安全和施工条件的角度进行围护设计的传统观点。另外本文还采用优化的方法对模型中的参数进行动态反分析。结合上海丽晶苑大厦基坑工程,对模型的参数进行了反分析,并进行了施工预测,取得了很好效果。