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。     

地下水渗流对悬挂式止水帷幕基坑变形影响

以某透水性土层较深的悬挂式止水帷幕基坑为背景,采用ABAQUS建立考虑分级降水开挖全过程的三维流固耦合模型,研究降水对于基坑变形发展的影响规律和不利因素,分析开挖前预降水深度、止水帷幕深度对基坑变形性状的影响. 研究表明：渗流与开挖支护具有明显的耦合效应,降水引起的围护结构侧移增量模式随开挖和支撑施作情况不同而差异较大,降水引起的地表沉降是由土体固结和渗流引起的围护结构侧移引发的地表沉降组成;地表沉降影响范围较经验预测值明显偏大,在基坑西侧地表沉降最大点,降水施工期累积产生的沉降约占48%;各级降水中第1级降水对基坑变形最不利,围护结构初始侧移随第1级降水深度的增加而快速增长,使得竣工后的最大围护结构侧移和坑外地表沉降呈指数增长;止水帷幕对于减少坑外水位下降和控制地表沉降有显著作用,随着帷幕深度的增加,地表最大沉降和沉降影响范围降低,存在最优止水帷幕深度使得帷幕超过最优深度后地表沉降趋于稳定.     

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．     

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。     

止水帷幕环保效果的影响因素分析

基于Biot固结理论并采用COFIST有限元程序,探讨了止水帷幕插入深度和地基参数等因素对环境保护效果的影响.通过平面应变模型的数值仿真,结果表明:止水帷幕打设深度越大,则坑外地表最终沉降和最终水位降深就越小;止水帷幕对于减小水位降深的效果要优于减小坑外地表沉降的效果;地基渗透系数的大小不影响最终沉降,地基弹性模量的大小不影响最终水位降深等.为提高分析结果的准确性,工程应用中应当重视基坑周围土体渗流场边界条件的准确确定.     

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%。     

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.     

黄河三角洲地区基坑实例研究

山东东营地区位于黄河三角洲,地下水位高,土质以粉土及粉质粘土为主,基坑施工难度大且施工扰动与降水会引起周边建筑物的不均匀沉降.针对该地区基坑支护的特点和难点,围绕某基坑支护方式、地下水控制、施工难点及变形监测等方面展开研究.结果表明：（1）该区桩锚支护中的锚杆可采用自钻式锚杆,但应采取施工措施保证锚杆注浆充分;（2）基于土层特性,地下水控制只能采用悬挂式止水帷幕,坑内降水井的深度宜小于止水帷幕1～2m,大于坑底深度4m;（3）桩锚支护能有效控制基坑的侧向位移,但因锚杆施工扰动会引起周边建筑物的沉降与不均匀沉降,影响范围约为基坑开挖深度的10倍.     

渗流作用对卵石地层隧道基坑及邻近管线影响

依托洛阳市周山大道下穿隧道深基坑工程，结合周边复杂环境及水文地质条件，研究渗流作用对卵石地层隧道基坑及邻近管线的影响规律。采用MIDAS GTS NX软件建立模型，结合现场监测分析了开挖过程中基坑周边土体位移、地表沉降值、支护变形规律，以及基坑开挖和降水对邻近管线变形的影响，并将数值计算结果与现场监测数据进行对比分析。结果表明：围护结构水平位移整体为前倾曲线，随嵌入深度先增大后减小，最大位移为13.94 mm,位于桩身中部，并在规范允许范围内；降水期间地表沉降程度加剧，与基坑距离1.5倍设计开挖深度以上时沉降几乎占据总位移60%以上；开挖深度超过6 m时邻近管线较上一工况最大沉降差为3.35 mm,竖向变形整体为下沉形态，位移最终呈现两端小、中间大的结果，具有明显空间效应。     

地下降水对周围环境的影响分析

基坑工程中地下降水引起周围土体地下水位的变化和应力场的改变,致使周围土体发生不均匀沉降等严重后果。通过研究降低地下水位对周围地层移动影响机理,阐明地下降水与地面沉降两者相互影响,存在耦合效应。最后,根据比奥固结经典理论,建立较符合实际条件的地下水渗流场与应力场三维耦合数学模型。该模型较好地考虑了土体力学、土体水力学参数,真实地反映实际工程情况,故对工程实践具有参考作用。     

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。     

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。     

动态承压水作用下考虑土体非线性的基坑弱透水层出逸比降研究

针对滨海临江地区基坑底部弱透水层由动态承压水导致的突涌问题,将基坑底部弱透水层渗流问题简化为一维越流模型,考虑土体的压缩非线性和渗透非线性,推导动态承压水作用下弱透水层超静孔压半解析解,通过与有限差分解进行对比,验证解的可靠性. 分析土体非线性以及动态承压水参数对弱透水层中超静孔压和开挖面处出逸比降的影响. 分析结果表明：当考虑土体的非线性特性时,弱透水层中各深度处的超静孔压均大于线性假定下的结果;承压水波动过程中基坑开挖面处最大出逸比降随无量纲因子的增加而增加;不考虑土的非线性会使求得的出逸比降偏小. 用线性假定下的解进行突涌稳定性分析或者降水设计均会带来较大的安全隐患,在动态承压水变化周期长、平均水位高、波动幅值大的情况下应充分考虑土体非线性的影响.     

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。     

土体参数对地表沉降影响的数值模拟分析

以苏州东方之门基坑工程为背景,借助FLAC程序,采用土工参数初始值,对深基坑的开挖降水所引起的坑外地表沉降,进行了数值计算。通过单因素影响分析,讨论了土体的弹性模量、粘聚力、内摩擦角、渗透系数以及剪胀角对坑外地表沉降的影响。研究表明,土体的弹性模量以及粘聚力对地表沉降的影响最为显著,土体剪胀角和渗透系数的影响最小。     

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。