承压水引发基坑突涌塑性破坏抑制因素分析

针对软土地区坑底下伏有硬土的弱透水层与承压含水层的基坑.基于承压水引发基坑突涌塑性破坏的三维弹塑性有限元模型,分析了坑底弱透水层厚度、土粘聚力和摩擦角等抑制因素对基坑突涌塑性破坏的影响.计算结果表明:坑底弱透水厚度和土粘聚力与坑底土突涌塑性破坏成非线性反比关系,坑底弱透水层越厚或土粘聚力越大,坑底土突涌塑性破坏的可能性或破坏程度越小,而土摩擦角对坑底土突涌塑性破坏影响不大.最后,提出一些对含承压水基坑设计施工有参考价值的建议.     

内撑式深基坑承压水抗突涌稳定数值模拟技术

承压水作用下,内撑式深基坑的突涌稳定状态与围护墙水平位移、土压力分布及坑底回弹变形等因素密切相关。建立了深基坑突涌稳定的数值分析模型,分析不同承压水位作用下的坑底突涌破坏机制、稳定性及相应的基坑变形性状,并与已有分析方法作对比。分析结果表明,承压水作用下,基坑围护墙内侧隔水层表面剪切应变最大,是突涌破坏的最危险位置。随着坑底承压水位的升高,隔水层内的剪切应变增量逐渐变大并向下部土层发展,最终在隔水层与承压含水层界面处产生楔裂破坏,隔水层整体顶升破坏。同时,基坑变形状态表现为,围护墙弯矩和水平位移逐渐增大,被动侧土压力逐渐减小,最终围护墙发生踢脚破坏,坑底土体大量隆起回弹。相对于压力平衡法和均质连续梁板法等理论方法,数值分析方法可以分析坑底土体的突涌渐进发展过程,较好地反应内撑式基坑抗突涌稳定性与围护墙及土体变形性状的相互影响,计算结果更为符合工程实际。     

黏性隔水层基坑突涌机制的离心模型试验

 针对承压水作用下基坑底隔水层为黏性土体的情况,设计突涌离心模型试验,分析不同开挖深度和水位作用下围护墙的弯矩、水平位移与稳定性,观测坑底土体隆起和突涌破坏状态。试验结果表明：随着承压水头的升高或开挖深度的增加,土体隆起变形的曲率变大并在坑底中央逐渐产生裂隙破坏;墙体被动侧土体抗力逐渐减小,围护墙弯矩和水平位移逐渐变大;围护墙后土体内形成竖向裂纹,基坑发生踢脚破坏。考虑土体强度的基坑抗突涌稳定性分析,宜将土体黏聚力折减来反映土体与围护结构接触缺陷、隔水层裂隙发育以及受到地下水软化等不利因素的影响。     

深基坑局部深坑突涌稳定性计算研究

突涌稳定性关乎基坑安全和造价,而局部深坑是深基坑中突涌破坏最薄弱部位。基于局部深坑坑底土体沿铅垂面整体剪切破坏的假定,提出可考虑坑底土体抗剪强度、深坑几何尺寸和坑底加固的突涌稳定性计算公式,并研究计算公式适用范围和坑底土体抗剪强度计算方法。通过对杭州钱塘江两岸大量已安全施工完成深基坑工程的计算分析,得出以下结论：考虑原状土抗剪强度可使突涌稳定系数增加30%以上,常规坑底加固使其进一步增加20%左右,计算结果符合实际情况;坑底隔水层的侧面积和顶面积的比值越大,突涌稳定性越好;平面尺寸较大的基坑可通过分块开挖来确保突涌稳定性。     

承压水作用下岩质地层基坑抗突涌安全厚度研究

受下部承压水作用,基坑开挖后坑底发生突涌破坏是普遍存在的工程灾害。为保障基坑安全,设置足够的坑底厚度是阻止此类破坏的关键。基于塑性上限定理,将坑底突涌破坏范围分为上部被动区与下部剪切区两部分,分析了岩质地层中基坑突涌破坏机制。进一步,基于Hoek-Brown强度准则,推导了突涌破坏面曲线方程解析表达式,并给出了基坑临界安全厚度与承压水压力的理论预测公式。在此基础上,分析得到了被动区厚度、承压水压力、岩体强度参数等对基坑安全厚度及破坏范围的影响规律,并与现有研究方法、数值模拟得到的结果进行对比,验证了所提出方法的有效性。结果显示,基坑临界安全厚度与承压水压力、岩体经验参数等正相关,与被动区厚度、经验参数、岩体抗压强度、抗拉强度和重度等负相关。     

基于离心模型试验的基坑突涌模式及机制研究

在软土地区,由承压水诱发的突涌是影响深基坑工程安全和稳定性的最重要因素,也是设计和施工亟待解决的关键技术问题。借助土工离心模型试验,就不同隔水土层、不同坑内桩基类型及平面布置对基坑突涌稳定及破坏模式的影响进行系统的试验研究。试验结果表明:软土地区承压水基坑突涌模式主要有3种:接触面涌水涌砂破坏、整体顶升破坏和隔水层表面砂沸破坏,与实际工程案例比较吻合。通过理论分析,认为基坑发生突涌的内在机制分别为:接触面涌水涌砂破坏是由于隔水层土体与地下结构接触面发生水力劈裂引起的;整体顶升破坏为地下结构与土体接触面或附近发生剪切破坏所致;表面砂沸破坏为隔水层在下部承压水作用下发生复合的拉剪破坏和剪切破坏的结果。     

承压水基坑突涌的水力劈裂

突涌是基坑工程施工过程中常遇的主要灾害之一。现有的承压水基坑突涌稳定分析方法均不能反应突涌破坏机理。从水力劈裂的机理入手,建议承压水基坑突涌问题应考虑应力-渗流场耦合作用。在 Biot 固结理论基础上,建立了基坑突涌分析水力劈裂耦合模型,考虑了土体物理力学性质的动态演化。试图通过分析工作面推进过程中基底土体应力场和渗流场的变化,来判断突涌发生的可能性。研究结果表明：突涌始于基底隔水层所发生的张拉破坏,基底周边是发生突涌的危险位置;渗透弱面（初始张拉裂缝）的水压楔劈效应所导致的水力劈裂为基坑突涌提供了通道;高水压力的存在是突涌发生的前提条件,高水力梯度的产生是基坑突涌的根源。     

承压水地层基坑坑底压拉突涌评价与物理试验

基于基坑坑底隔水层在承压水作用下承受过量弯矩发生压剪破坏或拉裂破坏假设,分别推导出了考虑土体抗剪强度和抗拉强度的基坑突涌判别公式。与现有的基坑突涌判据认为基底隔水层边缘最先发生破坏的结论不同,本判据认为基底隔水层中间部位最先发生破坏。并通过简易的基坑突涌物理试验,试探性验证了基坑基底中间部位最先发生破坏的现象。依托实例,基底隔水层临界厚度计算结果表明,除与压力平衡法的计算结果差别较大外,与其他基坑突涌评价方法的计算结果均较为接近。仅就算例和模型试验来看,利用该判据理论进行基坑突涌分析比目前规范规定的分析方法更接近实际,但需经大量工程实践的检验。     

承压水作用下条形基坑坑底整体加固厚度研究

在承压水作用下的基坑工程中常面临着坑底突涌问题,传统的突涌分析方法只考虑了坑底隔水层土重的影响,而忽略了该土层的抗剪强度对坑底抗突涌的作用,尤其对于坑底在加固后具有强度较之原状土已大大提高的水泥土时,其结果显得更加过于保守。通过对基坑突涌分析的简化假设并结合工程实例,讨论了用水泥搅拌桩对条形基坑进行整体加固时,用同时控制水泥土的抗剪和抗隆起双重指标来确定所需加固厚度的方法,还提出通过同时考虑降水,以适当减少加固厚度,实现方案的最优化,并给出了使用该方法的建议和适用范围。     

承压水基坑抗突涌稳定判定方法研究

 以离心模型试验提出的承压水基坑突涌模式(整体顶升破坏、表面砂沸破坏及接触面涌水涌砂破坏)为基础,借助数值模拟、理论分析的手段,研究基坑发生突涌的判定方法。结果表明：基坑发生整体顶升突涌的破裂面形式主要有2种：铅直面以及与隔水层呈45°+ 的圆弧面,在此基础上建立破裂面抗剪力的计算公式,推导基坑发生整体顶升突涌的定量判定公式;根据承压水基坑发生表面砂沸突涌的机制及土体的拉剪强度指标,推导基坑发生表面砂沸突涌破坏的判定公式。通过与室内试验结果对比可知,该判定公式具有一定的适用价值。     

钱塘江两岸深基坑突涌问题分析

结合多个钱塘江两岸地下三层(及以上)的基坑项目,探讨了杭州地区深基坑的突涌问题。分析了土体抗剪强度在抗突涌中的作用,提出了相应的技术处理措施,其中详细分析了采取满堂加固形式处理突涌的措施。计算结果表明,土体抗剪强度在抗突涌中发挥了较大作用,挖土中采用分块施工可有效提高抗突涌能力。     

软土地区某深大基坑承压水突涌分析处理

基坑的突涌与承压地下水息息相关。软土地区某基坑下部存在承压含水层,经验算基坑底板不稳定易产生突涌现象,采用深井管井降水降压,有效地控制了⑤2层承压地下水,消除了地下水突涌隐患,保证了基坑坑底、周边环境的稳定及基坑开挖工程的正常进行,取得了满意的工程效果。     

突涌时基坑底板临界厚度的计算

运用弹性薄板理论,对在施工中发生突涌的基坑进行了分析研究,推导出矩形基坑发生破坏的判别式,得出了矩形基坑底板突涌的相关结论,指出矩形基坑施工在边缘和中心部位应加强保护,以解决基坑的突涌问题。     

基于事故分析的深基坑承压水突涌机理研究

承压水突涌事故多沿基坑底穿透相对隔水层的钻孔发生,而围堰结合注浆加固是主要处理方法。首先介绍杭州钱江新城区域近年发生的5起承压水突涌事故及其处理方案,然后将事故简化为轴对称问题进行分析,利用事故发生前后钻孔内竖向渗流平衡条件研究事故原因,根据基坑开挖到底时加固体重力平衡和加固体边缘渗透平衡条件分析加固范围,最后通过围堰稳定性分析确定围堰高度和宽度。结合典型地层结构和地区经验,分析结果表明:相对隔水层有钻孔时,事故区域基坑最大开挖深度依次由钻孔内竖向渗透平衡、加固体边缘渗透平衡和坑底土层重力平衡决定;围堰高度由承压水头和竖向渗透平衡决定,围堰宽度由开挖面水平渗透平衡和围堰边坡稳定性控制。     

旋喷桩封底隔断承压水头在沉井中的应用

为避免下伏承压水层的基坑在其开挖过程中产生突涌,常用做法多采用人工降水的方式来降低承压水水头;作为顶管工作竖井的沉井开挖面积小、深度大,当遇下伏承压水时,可预先在底板下方高程以旋喷桩相互搭接形成加固层,从而实现对承压水水头的隔断。文章通过理论分析和工程实例验证了该工法的可行性,不仅缩短沉井施工工期,而且大大减小了工程施工对周边环境的影响,为类似工程提供经验和依据。     

复杂地质条件下的深基坑降水技术

浅层地表水和邻近河流补给、接近坑底的高渗透砂性土层内丰富的微承压水以及坑底下方的承压水,给深基坑工程施工期间的降水工作带来了不小的困难.苏州太阳广场项目针对此复杂的地质情况,采用上部深井疏干、下部轻型井点、坑外深井减压的组合降水方式,取得了较好效果,为同类型地质条件下的深基坑降水积累了经验.