深基坑降水与地面沉降控制研究

目的探讨复杂巨厚松散沉积层以控制地面沉降为目标的最优化深基坑降水设计理论.方法以上海地铁四号线董家渡段隧道修复基坑降水为例,根据基坑降水过程中有效应力和孔隙水压力的转化关系,建立了深基坑降水三维渗流与地面沉降的耦合模型,并采用有限差分数值模拟方法,模拟了在多层含水层复合存在、含水层最深底板埋深达145 m、基坑周围挡水连续墙埋深达65 m,基坑中心下伏第Ⅰ承压含水层上部降压段水位降至埋深40 m时的地下水复杂流动状态及其地面沉降特征.结果得出了抽水井埋深达59 m、抽水井过滤器埋深为44至59 m,30口抽水井联合抽水的坑内优化降水方案.结论深基坑降水三维渗流与地面沉降耦合数值模拟用于复杂巨厚松散沉积层深基坑降水优化设计具有较高的可信度,此类地区采用坑内降水可有效控制基坑周围地面沉降的发生.     

深基坑降水引起地面沉降的三维数值分析方法

为了预测降水引起深基坑周围地面沉降的程度,建立一种三维数值模型,该模型通过分析宁波地区承压含水层和软土地基,结合抽水试验数据,研究降水期间地下水位变化和地面沉降规律,通过实测值与计算值对比,发现该三维模型模拟实际施工效果较好。基坑降水时的行为预测为宁波地区深基坑施工提供了参考依据。     

有限单元法应用于基坑降水设计与实时控制

介绍应用于基坑降水优化设计和施工作业实时控制的一种有限单元计算方法,给出有关数学模型、计算方法及微机程序运用技巧.应用它,可准确、快速地进行基坑抽降水超前模拟计算,依此进行基坑降水优化设计及施工期间的实时控制.给出武汉建银大厦深基坑降水工程有限元计算实例.实践应用表明,它是基坑降水工程优化设计与实时控制的一种有效的数值计算方法.     

考虑渗流影响的深基坑开挖三维弹塑性数值模拟

为了分析在降水影响下地铁车站基坑的稳定性和现场实测的精确性,以沈阳某地铁车站深基坑为研究对象,根据工程地质条件及围护结构的深度和基坑开挖深度,运用ABAQUS对基坑进行了地下水渗流与开挖的三维数值模拟分析,利用试验推理法来模拟渗流问题.对基坑降水条件下开挖和支护体系的变形情况进行了验证,并将模拟结果与实测值进行了对比.结果表明,理论分析和实际监测结果较吻合,该方法对ABAQUS在基坑渗流数值模拟方面具有良好的借鉴性.     

考虑降水影响与分布开挖的基坑变形数值模拟

为了分析在降水影响下地铁车站基坑的稳定性和现场实测的精确性,建立了基坑体系二维有限元数值模拟.采用弹性模型考虑地基上的非线性性质,针对深基坑开挖过程引起的承载体系受力变形特性,分析了基坑降水和不降水两种情况引起的基坑变形,考虑了地下连续墙与周围土体的相互作用,包括地下连续墙变形、地表沉降及坑底回弹.结果表明,理论分析和实际监测结果较吻合,为工程的顺利实施提供了依据.     

典型城市承压含水层区域性特性

为了避免基坑工程设计和施工中因没有处理好承压水影响而产生的基坑工程事故,研究承压含水层特性.以调查研究杭州钱塘江承压含水层特性为主,参考上海、武汉、北京、天津4个城市有关水文地质方面的研究材料,研究这5个城市的承压含水层特性.比较分析这5个城市的承压含水层埋深、厚度、水位、顶板厚度等特性,介绍各城市典型的工程实例、承压水处理方法及抽降承压水对地面沉降的影响.研究表明:杭州、上海两地潜水与承压水的越流效果不明显,可视条件选择全降水或隔渗帷幕结合减压降水;武汉地区承压含水层埋藏浅,上层承压水可以采用疏干的方法;北京、天津两地单层含水层和隔水层厚度较小,可以尝试自渗降水.     

有限单元法应用于基坑降水设计与实时控制

介绍应用于基坑降水优化设计和施工作业实时控制的一种有限单元计算方法,给出有关数学模型。计算方法及微机程序运用技巧。应用它的可准确,快速地进行基坑抽降水超前模拟计算,依此进行基坑降水优化设计及施工期间的实时控制,给出武汉建银大厦深基坑降水工程有限元计算实例,实践应用表明,它是基坑降水工程亿化设计与实时控制的一种有效的数值计算方法。     

上海地区基坑地下水控制及真空混合管井的应用

针对上海地区具有潜水及承压水,深基坑地下水控制时,通常布置疏干井及降压井,以疏干潜水及降低承压水水头的现象,引入"真空混合管井",通过辅助真空,将降水井设计成疏干、降压混合井,既能排出潜水起疏干作用,又能降微承压水起降压作用。阐述了上海地区地下水控制理念,并采用全封闭式竖向帷幕+真空管井降水方法。以上海古北某基坑工程为例,建立基坑降水数值模型,利用Visual modflow软件,计算微承压降压井数量;真空混合管井74口,降压井4口。采用Visual modflow、天汉软件预测了降深及降水引起的地表沉降。水位监测结果:基坑内微承压水均在基坑底1.0m以下,满足施工要求,基坑外水位为平缓状,有效控制了降水引起的地表沉降。该方法减少了微承压含水层内的降水井数量,效率提升。     

南水北调中线典型渠段施工期降水措施研究

针对南水北调中线工程陶岔—沙河南段施工期地下水问题,选取典型断面建立渗流数值模型,计算分析有、无降水措施及不同计算条件下基坑的渗流场分布特征.研究结果表明,对于存在承压水的基坑工程,当基坑开挖深入地下水位以下且随着含水层顶板减薄,基坑底部易出现安全问题,应采取渗流调控措施;施工期补给边界、含水层厚度及其渗透性、降水井布置等因素对基坑降水效果的影响显著.     

隔水帷幕对深基坑降水开挖变形控制的影响

依托杭州沿江大道地下综合管廊深基坑工程,土体采用HSS模型进行有限元数值模拟,分析基坑降水开挖下基坑及邻近管线的变形,模拟结果与监测结果吻合较好,验证了有限元计算模型和参数选取的合理性。基于模拟提出隔断式基坑降水优化方案,并研究稳态渗流下隔水帷幕插入深度不同时基坑及邻近管线的变形响应。结果表明：随着悬挂式隔水帷幕深度加深,坑内外水头差线性增大,围护结构侧移峰值线性增大,管线竖向位移、坑外地表沉降线性减小;相较于悬挂式隔水帷幕,隔断式隔水帷幕对控制基坑降水引起的坑外地表沉降及邻近管线变形均有着显著优势,但对于围护结构变形控制则不利。     

悬臂式支护结构设计计算软件在计算最大内力中的应用

基坑工程涉及土压力计算、内力位移计算、整体稳定性验算、降水计算以及配筋等多方面的问题，尤其是如何确切地确定土压力的分布及大小，求最大内力值确保基坑稳定。悬臂式支护结构设计计算软件计算土压力采用经典法和弹性支点法两种计算模式（三角形和矩形）。通过该设计计算软件对工程实例计算，发现弹性支点法与经典法中按矩形分布计算结果相近，而与经典法中三角形分布计算结果相差较大，随着开挖深度的增加相差增大，并且经典法计算结果偏于保守。     

某软土深基坑降水开挖地表沉降及影响因素分析

基于某软土地铁站深基坑工程项目,依据勘察与抽水试验数据采用有限元软件Midas GTS建立三维模型,研究渗流-应力耦合作用下基坑降水开挖过程中孔隙水压力及地表沉降变化规律,分析土体渗透系数及降水深度、降水速率等设计参数对地表沉降的影响。研究表明:基坑降水开挖使得地下水渗流路径呈降落漏斗形,基坑底部出现凹弧形等孔压线;地表最大沉降点与基坑的距离约为降水深度的1.0~0.75倍,孔压消散是地表沉降的主要因素;最终降水深度每增加1 m相应地表最大沉降量增加约2 mm,采取回灌措施比未采取引起的基坑周边地表最大沉降小26.2%。     

深基坑降水工程程序设计及应用

研究了深基坑降水里茨有限元和迦辽金有限元计算程序的设计方法。分别应用里茨有限元法和迦辽金有限元法对一个深基坑深井降水工程实例进行了分析计算。比较分析结果可知,本文运用的里茨有限元法适用于深基坑降水计算,而运用迦辽金有限元法需对井点进行处理,才能用于实际计算。     

复合土钉支护转角有利影响范围

基坑复合土钉墙转角处有明显的空间效应,受力变形较小,对支护结构有利,但不清楚转角定量的有利影响范围,目前设计中仍按照与基坑中部一样保守设计,为在此范围内降低土钉用量,避免保守设计,对水泥土搅拌桩复合土钉支护结构建立了全尺寸整体三维有限元模型,这种模型包含基坑的转角,能考虑基坑的空间效应,通过建立接触面单元,能考虑土体和搅拌桩、土体和土钉的相互作用,量化分析了基坑转角对支护结构受力和变形的有利影响范围,计算结果表明,基坑转角对开挖面水平位移、地表沉降、坑底隆起、土钉轴力的有利影响范围分别约为1.3、1、1、1.2倍的开挖深度。经与实际工程现场实测值对比,验证了该模型分析结果的可靠性,同时分析结果优于平面二维和局部三维有限元模型,结论为复合土钉支护结构的优化设计和安全施工提供了理论依据和研究方法。     

渗透性土质下戴河大桥基坑支护分析

基于渗透性土层在渗流作用下的水土分算法原理,对戴河大桥桥墩基坑支护进行了设计与计算,运用有限元分析软件求得支护结构的变形值、基坑周围土体的沉降值等.在现场基坑开挖、降水过程中,合理设置监测点对支护变形及地表沉降实施了跟踪监测,将计算所得的支护最大变形值与实测最大变形值相比较,两者吻合较好,支护的强度、刚度、稳定性、抗管涌等性能满足建筑基坑工程检测技术规范的要求.     

流变理论在深基坑开挖中的应用研究

以河南某地灰粘土的室内流变试验的试验结果为例,介绍了利用土体的流变曲线确定其流变本构模型和模型参数的过程;对土体的粘弹塑性流变问题进行了有限元分析;编制了考虑土的流变特性的深基坑支护桩有限元计算程序,进行了实例计算,对计算结果进行了分析,并与实测值进行了对比;结果表明,实测值与考虑流变时的理论计算值比较吻合.     

考虑渗流-应力耦合作用的基坑变形研究

为了研究深基坑工程以变形控制为主的设计方式,基于Biot理论,结合南京珠江路地铁站基坑工程实例,采用非稳定渗流-应力耦合的方法对基坑降水开挖过程中的变形问题进行分析,计算出坑底开挖面的隆起量和桩后地表沉降,得到深基坑开挖及降水过程中的变形规律。经比较,计算结果与实测值基本一致。     

流变理论在深基坑开挖中的应用探讨

以河南某地灰粘土的室内流变试验的试验结果为例 ,介绍了利用土体的流变曲线确定其流变本构模型和模型参数的过程 ;对土体的粘弹塑性流变问题进行了有限元分析 ;编制了考虑土的流变特性的深基坑支护桩有限元计算程序 ,进行了实例计算 ,对计算结果进行了分析 ,并与实测值进行了对比 ;结果表明 :实测值与考虑流变时的理论计算值比较吻合