深基坑开挖渗流与应力耦合分析

为了探求深开挖过程中渗流场的变化规律以及对应力场产生的影响，并由此导致基坑稳定的问题，本文对渗流场进行了稳定渗流与非稳定渗流有限元分析，忽略团结效应，将渗流场的水力作用与应力场耦合，力图通过这种分析，以求得在深开挖过程中，因降水形成的地下水渗流，对基坑稳定性影响的基本规律的认识，为深基坑开挖设计与信息化施工提供借鉴。     

深基坑开挖过程中渗流-应力耦合数值模拟

针对深基坑工程实际,建立了地下水非稳定渗流的三维数学模型,考虑深基坑工程施工过程和外在人为的扰动对基坑稳定性的影响,基于小变形假设、弹塑性本构关系及Terzaghi有效应力原理得到了土体变形方程。通过基坑渗流-应力耦合数值模拟,研究了群井降水条件下基坑地下水渗流场变化规律,考虑基坑支护措施,给出了渗流过程中基坑应力场变化特征。通过对武汉市某基坑开挖过程中渗流-应力耦合数值模拟,分析了渗流对基坑开挖稳定性的影响。     

武汉某超大型深基坑整体抽水试验分析

根据地质勘察资料,对武汉长江航运中心项目深基坑工程进行整体抽水试验,依据试验结果,对周边各类建筑物的影响结果进行预测分析。同时,建立二维非稳定渗流模型,借助渗流分析软件SEEP/W模拟抽水过程中基坑内、外渗流场的变化情况,以现场观测井水位实测数据为依据,反演出TRD渗透系数,从而验证了模型及其相关参数在工程应用中的合理性和准确性,为深基坑开挖对应的降水设计提供依据。     

基坑稳定性影响因素的分析

本文首先论述了基坑开挖过程中常用的降水方法———明沟排水和井点降水以及相应的水流运动。并简要阐述了动水压力分析法和管涌 (流砂 )的产生机理 ,推导出渗流力公式和管涌的安全系数 ,对影响基坑水力稳定的因素作简要评述 ,得出地下水渗流对基坑稳定性影响基本规律的认识     

核岛基坑降水有限元分析

根椐地下水三维非稳定渗流理论,考虑应力场和渗流场的耦合作用,采用三维有限元法对砂土厂址上的核岛基坑降水开挖过程进行了数值模拟分析,得到了基坑的内外水头、孔隙水压力和周边地表沉降分布规律。结果表明,基坑降水设计合理,满足工程实际要求,基坑降水开挖数值模拟可以为设计与施工提供理论参考。     

基坑开挖整体稳定性分析的孔隙水压力计算

探讨了有支护基坑整体稳定性分析中的孔隙水压力计算问题，着重讨论了稳定渗流引起的孔隙水压力计算与传统有自由渗流面的边坡稳定计算的不同之处，指出某些情况下进行基坑整体稳定分析之前应先进行流网分析。     

广州地铁燕塘站基坑降水的三维渗流场有限元分析

基坑降水是地铁深基坑工程施工设计所关注的重点问题,尤其要关注基坑降水后的三维渗流场分布、降水效果和渗透稳定等。本文采用了潜水承压水稳定渗流场理论和改进的截止负压法对广州地铁燕塘站深基坑降水后的三维渗流场进行了有限元分析。研究了布置不同抽水井和帷幕灌浆等多个工况的渗流场分析和基坑涌水量。研究结果表明,采用抽水井和对承压含水层进行灌浆帷幕的设计方案,深基坑降水后的渗流场和地基的渗透比降满足设计要求。     

基于强度折减法的深基坑开挖坑底稳定性分析

基于强度折减法,对基坑的稳定性问题进行了分析,讨论了影响基坑稳定性的主要因素,分析表明：利用强度折减有限元方法得到的安全系数要高于传统的极限平衡方法计算得到的坑底稳定安全系数,土体渗透系数、围护结构插入深度等对安全系数均有影响。     

降雨入渗对粉砂土基坑开挖稳定性影响分析

以某放坡开挖粉砂土基坑为例,进行雨水入渗下基坑开挖渗流场和应力场耦合的数值模拟,得到降雨入渗过程及降雨后的孔隙水压力场和含水率分布,再利用简化Bishop条分法计算稳定安全系数,并评价其稳定性,对于基坑工程防水、降水具有重要工程意义。     

基坑降水的三维非稳定渗流数值模拟

采用可视化三维渗流数值模拟技术求解基坑降水问题,不但可以提高计算结果的可靠性,而且具有直观、清晰和应用灵活等许多优点。本文提出了进行基坑降水方案三维非稳定渗流数值模拟的技术要点。     

基坑渗流的数值模拟与分析

根据渗流场与温度场具有相同控制方程的特点,本文用ANSYS软件的温度场模拟基坑工程的渗流场,用有限元方法对基坑开挖不同工况下的渗流场进行数值模拟计算。分析了地下防渗墙嵌固深度对基坑渗流量和渗透力的影响,用渗流量和渗透力随基坑开挖深度的变化情况,讨论了基坑工程的渗流特性和抗渗透稳定性。     

流固耦合对基坑开挖变形性状的影响研究

通过ABAQUS有限元模拟软件分别建立了考虑渗流影响和不考虑渗流影响的基坑开挖非稳定渗流有限元模型,采用修正剑桥模型并考虑支护桩与土体的接触作用,研究了支护结构侧向变形、坑外地表变形以及坑底隆起量随着基坑开挖的变化规律。然后将两个模型的支护桩及基坑变形性状进行对比,发现渗流—应力耦合作用下的基坑变形大于非耦合情况下的变形,说明考虑渗流应力耦合的数值模拟方法能够较好地模拟基坑降水引起的支护结构及基坑土体变形特征。最后,为控制基坑变形和保护周围环境,在考虑渗流—应力耦合作用的基础上又研究了预留反压土对支护结构的作用及对基坑变形的影响,结果表明,基坑内侧预留反压土堤可有效降低基坑及支护结构的变形。     

基坑开挖卸载诱发的渗流分析

在地下水位比较高的地区开挖基坑时,卸载和坑内外水头差诱发的渗流对基坑工程有很大的影响。基于非稳定渗流理论,推导了一维渗流作用下基坑主动区和被动区的水头计算公式,并分析了主动区和被动区的水头随时间的变化规律,研究了坑内外水头变化对作用在围护结构上的孔隙水压力、土压力以及侧压力的影响。     

非稳定渗流引起的基坑坑底回弹变形计算

基于一维非稳定渗流理论,研究大面积开挖基坑且支护墙体刚度较大情况下坑内外水头的变化规律,并推导相应计算公式,进而分析坑底水头、孔隙水压力、有效应力以及回弹变形随时间的变化关系。研究结果表明,开挖卸载引起的超静孔压以及坑内外水头差诱发的渗流共同作用使得坑底孔隙水压力随时间逐渐增加,进而引起坑底有效应力逐渐减小和坑底回弹变形逐渐增加。     

基坑降水中非稳定井流计算

本文针对井点降水方式下的基坑渗流场状态,推导出了干扰井群变流量非稳定井流公式,并应用于实际工程中。     

考虑渗流的基坑边坡稳定分析

系统地总结了,目前基坑边坡稳定验算中常用的几种考虑渗流力的方法.在深入探讨地下水渗流对基坑边坡稳定作用机理的基础上,提出有限元法与条分法相结合的新方法.该方法采用条分法进行基坑边坡的稳定性分析;采用有限元法计算基坑周围的渗流场,求出作用于各土条上的渗流力并将其参与到稳定验算中.通过对以上几种计算方法的比较,阐明了各种方法的优劣及其适用条件.     

软土地区承压水基坑突涌稳定计算法研究综述

总结了承压水基坑既有突涌稳定分析方法,分析每种方法存在的不足.最后分析指出,软土地区承压水基坑抗突涌稳定分析,应从坑底土透水性和土体发生突涌破坏的机理着手.坑底为不透水层土时,应从土体发生突涌塑性破坏的角度进行分析;坑底为弱透水层土时,应从土体发生突涌渗透破坏的角度进行分析.     

对称式基坑渗流涌水量的计算方法

随着地铁、越江隧道等地下工程的日益增多,涌现出了大量的对称式基坑。基于共形映射理论,推导了对称式基坑涌水量计算表达式,并对其计算参数进行分析。研究表明,对称式基坑的单宽涌水量与渗透系数、基坑内外水头差成正比,与(相对)隔水层层顶到坑底的距离和基坑两侧止水帷幕间距的比值、止水帷幕嵌固深度和(相对)隔水层层顶到坑底距离的比值、基坑内外水头差和(相对)隔水层层顶到坑底距离的比值成反相关。     

考虑流固耦合作用的深基坑有限元分析

基于比奥固结理论和修正剑桥模型,利用流固耦合模型对复杂地质条件下深基坑降水开挖过程中基坑的时间效应进行研究,并以地铁车站深基坑为例,对基坑降水开挖过程中的渗流固结进行了有限元计算。计算结果揭示了基坑渗流场分布及基坑水土压力和地下连续墙变形、周围地面沉降及基坑底部回弹的分布规律;并将计算结果与现场实测数据进行了对比,发现考虑流固耦合的计算结果与实测数据较为接近,能够比较真实地反映基坑渗流与变形特征。