地下水对基坑工程影响的数值分析研究

研究了均质土中不同地下水条件对基坑工程性状的影响,得出了一些对工程实践具有指导意义的结论:地下水渗流扩大了基坑周围土体水平位移和竖向位移的影响范围;地下水渗流使得坑外主动区有效应力增大,坑底被动区有效应力减小,导致坑外地表沉降和坑底隆起变形量增大。研究表明,渗流作用引起的地表沉降最大值发生在坑外约3倍基坑开挖深度处。     

渗流对基坑变形及应力的影响

目的研究基坑的变形和应力在分步开挖的过程中受渗流的影响,分析基坑的变形和应力在考虑渗流和不考虑渗流时的差别．方法对基坑开挖卸荷与支护的过程用Fish语言编程,用FLAC3D进行数值模拟实际施工情况．在考虑渗流影响和不考虑渗流影响两种情况下,首先计算了基坑的水平位移数值解,并将坑顶位移的计算值和实测值对比,计算分析了坑底隆起和周围土体应力应变受渗流的影响．结果渗流会使基坑水平位移、竖向位移和周围土体沉降值增大,这对于基坑稳定是不利因素．渗流最明显的作用是使基坑内部和外部的水平位移都有所增大．渗流作用使基坑支护结构外侧土体竖向有效应力增大,使坑底支护结构内侧土体的竖向有效应力减小,因而增大了土体作用在支护结构上的横向作用力．结论渗流会使基坑的水平位移和坑底隆起变大,也会使周围较远的地面沉降值增大,同时会增大土体作用在支护结构上的横向作用力．     

可回收桩锚支护基坑模型试验及数值模拟研究

通过室内可回收桩锚支护基坑模型试验与数值模拟探究基坑施工全过程对支护结构变形的影响规律。结果表明：地表沉降曲线呈凹槽形分布,坑后1倍开挖深度范围内沉降变形受施工影响显著。坑底最大隆起变形最终发生于坑壁附近,坑底以下1倍开挖深度范围土体隆起变形明显为强影响区。在回填过程中,坑后0.75H附近地表对沉降变形尤为敏感,增长幅度达54.5%。锚杆的失效回收是导致支护结构在回填阶段变形增长的主要因素,其中又以上层锚杆的影响最为突出。在采用可回收桩锚的工程中,基坑设计应统筹基坑开挖与锚杆回收这2个阶段。     

基坑开挖过程中地下水渗流数值模拟

地下水渗流会对基坑的安全构成威胁。本文基于深基坑工程实例,建立了三维基坑渗流模型。通过对邯郸市某建筑基坑开挖过程中渗流情况的数值模拟,分析了基坑分阶段开挖过程中基坑内外土体中孔隙水压力在时间和空间上的分布规律。分析结果表明基坑开挖过程中地下水由基坑外部向内部渗流,基坑内、外部形成主、被动压力区,对基坑内部稳定性不利。研究结论为深基坑的设计与支护提供理论指导。     

止水帷幕作用下基坑渗流场特性分析

基坑开挖卸荷导致土体应力场和地下水渗流场发生改变。为了分析止水帷幕对地下水渗流的影响,选取典型的基坑计算模型,利用FLAC3D对止水帷幕作用下基坑开挖过程进行三维流固耦合计算。分析得出基坑开挖过程中孔隙水压力、渗流场的速度特征、地表沉降量、坑底隆起量等的变化规律。结果表明,加宽止水帷幕的宽度,加深插入深度可以有效地控制这些地下水的不利因素,降低基坑开挖对周围环境的影响。     

某黄土深基坑复合土钉墙变形监测分析

依托某高速铁路明挖隧道黄土深基坑工程土钉墙支护结构，对深基坑施工过程中周边地表竖向位移、基坑侧壁深层水平位移、基坑坑底隆起进行监测，根据变形监测结果分析了基坑随施工进行和时间变化产生的变形情况，总结了深基坑的变形规律。结果表明：基坑周围地面沉降随基坑开挖深度增加而增加，现场监测基坑周围地表沉降最大值为7.43 mm;随着基坑开挖施工进行，土钉墙支护对基坑整体变形约束较小，呈现整体向基坑内部的倾斜变形，最大水平位移出现在基坑顶部附近深度约0.5 m处，变形值为10.84 mm;基坑整体变形较小，安全储备大，但考虑到湿陷性黄土遇水强度会显著降低的特性，为了保证基坑安全，选取的基坑设计参数是合理的；施工中须做好坑外防渗、排水。研究结果可为同类条件的基坑设计和施工提供借鉴。     

考虑渗流-应力耦合基坑开挖降水数值分析

运用GTS（Geotechnical and Tunnel analysis System）软件对基坑开挖降水过程进行了详细数值模拟,对比分析了基坑开挖时,考虑降水引起的地下水渗流作用和不考虑渗流作用下的基坑周围土体位移、支护结构位移以及内力,同时分析了止水帷幕、渗透系数及降水深度对基坑力学性能的影响.分析结果表明：渗流对基坑工程影响不容忽视,深基坑稳定性分析应当充分考虑地下水渗流的作用;设置止水帷幕可以有效地减小基坑周围土体的变形,渗透系数与降水深度的加大均会使地表沉降值增大.     

基坑管涌诱发原因及渗流控制

基坑渗流诱发坑后土体管涌破坏是引起基坑工程事故的一个重要因素。针对基坑工程渗流问题的特殊性，探讨了基坑管涌的诱发原因。结合基坑工程典型工况，采用有限元方法分析了管涌发生和发展所引起渗流场显著变化及其对稳定和变形可能产生的危害性。阐述了进行渗流控制研究的重要意义，讨论了渗流控制的关键问题，指出改善渗流场形态是进行渗流控制的重要方面。     

深基坑开挖及渗流对邻近隧道的影响分析

为明确基坑开挖过程中邻近隧道的力学响应特征,利用有限元数值模拟软件,对隧道管片的变形和内力进行分析,通过控制开挖过程中水头和水压力的变化,分析基坑开挖过程中地下水渗流对邻近隧道的影响。结果表明:基坑开挖会导致邻近隧道的变形和内力变化,考虑地下水渗流作用时隧道的变形和内力会显著增加,并且随着基坑开挖深度的增加,隧道管片的变形和内力也随之增大。     

暴雨与河流水位涨落耦合作用基坑稳定性分析

雨季施工时基坑工程受暴雨入渗以及邻近河流水位涨落耦合作用,容易发生渗透破坏事故。基于裘布依（Dupuit）假定建立分层地基地下水耦合渗流方程,以此确定在暴雨入渗以及河流水位涨落耦合作用下基坑周边地下水位。同时基于渗流-应力耦合分析理论与Midas分析软件,以某基坑工程实例为研究对象,建立基坑工程渗流-应力耦合分析模型,对基坑工程渗流破坏现象进行分析研究,由此得出了对其它工程有重要参考价值的结论。     

深埋式中心水沟排水隧道渗流场解析研究

以镜像法和渗流力学理论为基础,推导半无限平面内深埋式中心水沟排水隧道渗流场及涌水量的解析解.依托深埋式中心水沟排水隧道工程实例,应用FLAC3D有限差分软件建立数值模型,从隧道涌水量、衬砌水压力两方面验证所得解析解的正确性,探究隧道水下埋深、围岩渗透性对衬砌水压力的影响规律.研究结果表明,深埋式中心水沟涌水量大、有效排导能力强,是隧道排水体系的主要排水路径,也是控制隧底水压力的关键;即使在隧道水下埋深较大或围岩渗透性较好的情况下,深埋式中心水沟排水方式仍可以有效降低衬砌水压力,控制隧底水压力,减少因隧底水压力过大导致的病害的发生.     

Risk assessment of fault water inrush during deep mining

With the gradual depletion of shallow coal resources, the Yanzhou mine in China will enter the lower coal seam mining phase. However, as mining depth increases, lower coal seam mining in Yanzhou is threatened by water inrush in the Benxi Formation limestone and Ordovician limestone. The existing prediction models for the water burst at the bottom of the coal seam are less accurate than expected owing to various controlling factors and their intrinsic links. By analyzing the hydrogeological exploration data of the Baodian lower seam and combining the results of the water inrush coefficient method and the Yanzhou mine pressure seepage test, an evaluation model of the seepage barrier capacity of the fault was established. The evaluation results show the water of the underlying limestone aquifer in the Baodian mine area mainly threatens the lower coal mining through the fault fracture zone. The security of mining above confined aquifer in the Baodian mine area gradually decreases from southwest to northeast. By comparing the water inrush coefficient method and the evaluation model of fault impermeability, the results show the evaluation model based on seepage barrier conditions is closer to the actual situation when analyzing the water breakout situation at the working face.     

银川平原主要水环境问题及其对策

基于野外调查、取样分析以及遥感影像等,介绍了银川平原水文地质条件及水资源利用概况,探讨了土壤盐渍化、湖泊湿地萎缩、地下水盐化、地下水超采以及土地荒漠化等水环境问题及其演化成因。结果表明:银川平原地下水主要接受渠系渗漏及灌溉入渗、大气降水入渗、平原周边地下侧向径流、洪水散失、黄河水等补给,地下水排泄方式主要是排水沟排泄、蒸发和人工开采等,大部分地区潜水埋深在3m以内;地表水主要来源于黄河引水,水资源利用效率不高;土壤盐渍化总面积8.17×10⁴hm²,呈逐年缩减的趋势,主要分布于银川平原北部,平原南部仅分布在邵岗东部、灵武东部秦渠和东干渠等;湖泊湿地总体呈逐渐减少趋势,主要分布在银川平原北部,永宁以北、平罗以南区域比较集中,滩涂沿黄河两岸分布;潜水总含盐量自西向东、自南向北不断增大;银川和石嘴山深层地下水超采严重,地下水降落漏斗面积已超过500km²;沙漠化土地分布在银川平原的东西两侧;土壤盐渍化及地下水盐化主要由潜水位埋深过浅,蒸发强烈造成的。最后,提出了防治上述水环境问题的对策:进一步加强水资源管理以及地表水与地下水联合调配;提高农业水资源利用效率;完善田间工程配套,实现渠道防渗管道化;改进田间灌溉技术;严格污水排放,积极开展污水净化处理,实行污水资源化;加强对水土环境质量的系统监测。     

Numerical analysis of seepage flow characteristic of collapse column under the influence of mining

Based on the importance of fractured rock mass seepage research, in order to analyze seepage flow characteristics of collapse column under the influence of mining, a method by embedding fractured rock mass flow solid coupling relationship into FLAC^3D internal flow models is presented according to fluid–solid coupling theory and strength criterion. A calculation model of numerical analysis was established, and the influences of mining pressure and plastic damage to pore water pressure and seepage vector change rule were studied. The results show that collapse column is the main channel of confined water seepage upward. The impact is not big when the workface is away from the collapse column. But when the workface is nearing a collapse column, there will be a seepage channel on a side near the workface, in which seepage vector and head are comparatively large. With workface pushing through collapse column, the seepage channel transfers to the other side of the column. In addition, when the plastic damage area within the collapse column breaks through, a “pipeline flow” will be formed within the column, and seepage field will change remarkably and the possibility of water bursting will be greater.     

梧桐河引水总干渠衬砌效益分析

对梧桐河灌区引水干渠防渗衬砌进行了效益分析，结果结果表明渠道防渗经济效益显。     

可液化土层对地下结构地震影响的振动台试验

针对目前地铁区间隧道建设中常见的单层双跨断面形式结构,开展结构整体位于可液化土层、结构底部存在可液化土层、结构位于非液化土层3组振动台试验,分析地基土加速度、孔隙水压力和结构位移之间的关系. 结果表明,地基土加速度放大系数沿埋深受地震动、地震动峰值、场地的影响展现出不同的变化规律;紧邻结构两侧位置处土体不易液化;结构底部0~45度范围内土体容易液化;液化程度最严重区域分布在结构水平两侧一定距离处和结构底部两侧位置;超孔压比数值分布大小同地震波自身Arias强度有很好的对应关系.     

黄土地基水分入渗分析及增湿变形计算

黄土地基因渗漏水导致局部地基增湿从而引起的工程事故时有发生，但目前对渗水增湿过程及增湿变形尚难预测．首先对渗水量已知情况下的黄土地基渗水增湿过程进行理论分析，建立了二维湿陷性黄土地基线源入渗增湿计算模型，该模型揭示出黄土地基非饱和增湿过程，这与实际是相符的．入渗增湿计算得到黄土地基含水量变化后，进一步根据含水量确定模量，采用分层总和法计算黄土地基增湿前后的沉降量，前后的沉降量之差即为增湿变形，并经实例计算验证了该入渗增湿计算模型及增湿变形计算方法的合理性．     

水位变动速度对某库区岸坡堆积体稳定性的影响

水位变动期间库区岸坡堆积体渗流场及稳定性的变化是一个动态过程,如何评价水位变动速度对堆积体稳定性的影响是工程上一个重要课题。采用有限元计算与刚体极限平衡分析相结合的方法,探讨了水位变动速度对堆积体渗流场及稳定性的影响机理和规律,研究成果表明,水位变动速度对堆积体在水位变动期间瞬时渗流场有着较大的影响,较大水位上升速度对堆积体稳定性有利,但水位下降速度增大对堆积体稳定性不利,水位下降速度由0.5增大至5 m/d,堆积体稳定性系数可降低15%～20%,水位下降期间堆积体危险水位往往出现在堆积体坡脚以上1/3～1/5坡高处。