强透水地层基坑降水开挖变形规律研究

摘要

基坑工程是地下空间建设中的重难点之一，其复杂的场区条件使得基坑失稳、渗流破坏和不均匀沉降等问题层出不穷。本文针对襄阳市过江隧道鱼梁洲陆上暗埋段基坑降水开挖问题，充分考虑砂卵石地层强渗透性、低粘聚力、高强度等特点，运用有限差分软件FLAC3D对整个降水开挖过程进行了流固耦合分析，得出在不同围护结构和地下水控制措施下，砂卵石基坑的围护结构侧移、四周地表沉降以及坑底隆起的变形规律。论文所做工作及主要结论如下:
　　(1)通过对鱼梁洲陆上两组稳定渗流抽水试验数据的分析，总结出了在不同时间下，抽水量、观测井和降水井降深之间的变化规律，从而通过计算得到后续降水设计所需要的土层渗透系数。
　　(2)结合工程实际情况，取地连墙深度为21米，降水井深度为20米，采用三道内支撑，对整个降水开挖过程进行流固耦合分析，得到了强透水砂卵石地层基坑的变形规律，且计算结果与监测数据基本吻合，验证了该数值模拟的合理性。并取一对照组无需考虑渗流进行分析，发现计算值与实际监测值相差较大，可知地下水渗流对基坑变形的影响不可忽略。
　　(3)对比了地连墙+止水帷幕、双排格形地连墙等不同围护结构类型下的基坑降水开挖变形规律，本着经济安全的原则，发现地连墙+支撑是最合理的围护结构类型。
　　(4)分别对不同止水帷幕深度、降水井深度和布置回灌井下的降水开挖过程进行流固耦合分析，运用Tecplot软件绘制出地下水渗流等势线，通过分析不同地下水控制措施下的降水效果和渗流规律，总结出地下水渗流对基坑变形的影响，发现止水帷幕深度取21米及降水井深度取20米时最经济合理。

目录

声明

致谢

摘要

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1渗流理论研究现状

1．2．2基坑变形研究现状

1．3本文研究内容

1．4本文的研究方法与研究路线

2基坑变形及渗流理论简介

2．1基坑变形理论简介

2．1．1基坑变形机理及形式

2．1．2基坑变形计算的经验方法

2．1．3基坑变形的控制标准

2．2地下水渗流理论简介

2．2．1地下水的存在形式及危害

2．2．2稳定渗流下孔隙水压力计算

2．2．3渗流的微分方程及边界条件

3襄阳市东西轴线鱼梁洲段抽水试验

3．1抽水试验目的

3．2场区地质水文条件

3．2．1工程地质条件

3．2．2水文地质条件

3．3抽水试验装备及方法

3．3．1抽水试验装备

3．3．2抽水试验方法

3．4抽水试验过程

3．5试验数据分析

4降水对基坑变形和结构受力影响分析

4．1 FLAC3D流固耦合理论简介

4．1．1流固耦合的基本方程

4．1．2流固耦合分析过程

4．2工程概况

4．2．1地质水文情况

4．2．2围护降水方案

4．3降水管井设计

4．3．1降水类型

4．3．2管井参数设计

4．4模型的前处理

4．4．1 模型的建立及参数设置

4．4．2模型边界条件

4．4．3基坑降水开挖模拟步骤

4．5数据分析

4．5．1初始状态数据分析

4．5．2初次降水作业过程分析

4．5．3开挖过程中基坑变形及受力分析

4．5．4未考虑渗流下的数据对比分析

4．6围护结构类型对基坑变形的影响分析

4．7本章小结

5地下水控制措施研究

5．1计算工况及模型

5．2地下水控制措施对比分析

5．2．1 止水帷幕深度对基坑降水及开挖过程的影响分析

5．2．2降水井深度对基坑降水及开挖过程的影响分析

5．2．3布置回灌井对基坑降水及开挖过程的影响分析

5．3 本章小结

6．1结论

6．2展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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