深基坑降水三维变参数非稳定渗流与地面沉降耦合模型

为了精确模拟预测松散沉积层中深基坑降水引起的地下水渗流场和地面沉降的变化特征,考虑土体孔隙度、渗透系数、储水率随地下水位下降发生的动态变化,建立了深基坑降水三维变参数非稳定渗流与太沙基一维固结理论的地面沉降耦合模型,并采用有限元数值分析方法对模型进行求解。以南京地铁三号线浦珠路站深基坑降水为例进行模拟计算。结果表明：采用15口坑内抽水井,抽水井过滤器埋深为22.0～37.0 m,基坑围护连续墙底部埋深至41.5 m为最优降水方案;不仅使基坑内地下水位满足开挖要求,又使基坑外地面沉降在控制范围内。经验证,所建立的模型合理,计算结果可靠,研究理论用于模拟预测此类地区深基坑降水引起的地下水流场变化具有较高的可信度。     

三维数值模拟技术(Visualmodflow)在基坑降水中的应用

基坑降水设计常采用大井法计算基坑涌水量,但是当研究区水文地质条件复杂,含水层非均值性,防渗围堰的存在且渗透系数的不确定性时,利用"大井"解析法求解涌水量时,概化的条件较多,往往降低计算结果的可信度;而数值法不受其限制。因此本文采用了数值模拟软件Visual Modflow对基坑涌水量进行了模拟。在正确分析水文地质条件的基础上,建立合适的水文地质概念模型并确定数学模型,通过非稳定流计算求取基坑涌水量,并对防渗墙的防渗效果进行三种方案模拟计算,结合工程降水实际,推求防渗墙的渗透系数。     

基于能量测量的声呐渗流矢量法及其应用

为准确测定天然流场和人工流场下的地下水渗漏隐患,从能量测量的角度提出了一种水文地质测井的新方法——声呐渗流矢量法,系统地介绍了该方法的基本理论、原型仪器和测试步骤等内容。以时差法测量原理为基础,融合了矢量声呐技术、航空定向技术、压力传导技术、GPS定位等多种新技术,自主研发了声呐渗流测量仪及其显控软件,能够准确测定渗漏部位、渗漏通道以及流速、流向、流量等量化指标。并以富水地层地下连续墙基坑为工程案例,建立三维可视化渗流场成像系统,揭示三维空间渗流场分布特征,动态指导基坑渗控设计和堵漏处理,通过复测验证堵漏处理效果。结果表明：声呐渗流矢量法能够实现地下工程渗漏缺陷精准定位,在无强噪声干扰的情况下,检测结果完全满足工程渗控需要;提出以渗透流速为主、单孔渗流量和渗透系数为辅的基坑渗漏风险预警分级判定指标;结合地质勘察、监测预警、现场巡查、应急处置等手段,与其他方法相互验证,提前采取处理措施,有效规避渗漏水风险。     

复合含水层地区深基坑降水三维渗流场数值模拟--以上海环球金融中心基坑降水为例

长江三角洲分布有巨厚、松散的第四纪沉积层,地下含水系统为一复合含水层系统,深基坑降水一般采用非完整井,且由于深基坑周围连续挡水墙难以深入含水层底板,所以其地下水渗流场变化极其复杂,具有明显的三维流特征。本文以上海环球金融中心深基坑降水为例,采用数值模拟方法,模拟了在多层含水层复合存在、含水层最深底板埋深达149m、基坑周围挡水连续墙埋深达34m、基坑内地下水位降深达26m的情况下的地下水三维渗流场特征,并以此为据确定出了该基坑降水的最优化方案。     

基坑开挖对邻近地铁隧道影响的Midas GTS三维数值模拟分析

随着城市地铁工程的高速发展,地面建筑物基坑的施工将必然会对邻近的地铁隧道造成一定的影响,运用Midas GTS三维数值模拟计算软件分析基坑开挖对邻近地铁隧道的影响,对地层自重固结、基坑开挖施工的整个过程进行模拟分析,计算的结果与实际监测数据进行对比表明,该方法对实际工程有一定的指导意义。     

复杂地铁车站施工对邻近建筑物变形影响数值分析的位移叠加法

换乘地铁车站基坑工程地下空间布局复杂,由垂直交叉的地铁车站基坑工程、联络通道、区间隧道等共同组成,通常采用数值模拟方法分析基坑施工对邻近建筑物的变形影响。由于空间结构复杂、基坑规模大,采用整体模型来模拟施工过程建模困难,网格数量多,单台微机难以完成。为了解决这个问题,在合肥市潜山路地铁车站的数值模拟计算中采用位移叠加法,把复杂的地铁基坑工程计算模型剖分为整体模型和一个局部模型,将整体模型计算的变形结果作为局部模型计算的初始位移场,在该基础上对局部模型进一步开挖模拟基坑工程施工对邻近建筑物的影响。以单元内插法和反距离加权插值法为例,通过两种方法导出整体模型的初始位移场,并将两种位移叠加法计算得到的结果与单独计算的结果进行对比。结果表明,采用位移叠加法得到的计算结果与单独计算得到的结果基本一致,可近似作为完整模型计算结果,证明了位移叠加法的可行性。通过比较可知,采用反距离加权插值法比单元内插法具有更高的精度,得到的计算结果更准确。研究结果对复杂基坑工程数值模拟计算有重要的参考和应用价值。     

悬挂式止水帷幕条件下深基坑开挖变形特性研究

降水条件对基坑开挖的变形特性具有重要影响。为了研究悬挂式止水帷幕结合承压非完整井组成的墙井系统条件下基坑开挖过程中的变形问题,以某悬挂式止水帷幕深基坑为例,通过定义降水井和地表渗流边界条件建立了考虑分级降水和基坑开挖实际工况的三维流固耦合有限元数值分析模型,使用现场监测数据与数值模拟结果互相验证的方法研究了悬挂式止水帷幕情况下基坑开挖过程中地下连续墙变形和地表沉降的变化特征,对比分析了悬挂式止水帷幕和落底式止水帷幕条件下的地表沉降。结果表明：在不同分级降水情况下,降水深度初次达到场地第一承压水含水层降水期间产生的地下连续墙水平位移增量最大,地表沉降也主要在这一期间产生;悬挂式止水帷幕情况下的地表沉降最大值约为落底式止水帷幕的2.7倍,最大值位置距地下连续墙边缘的距离比落底式止水帷幕大0.85 m;地下连续墙水平位移峰值处,降水期间产生的位移占28%,地表沉降峰值处,降水期间产生的沉降占49%;使用悬挂式止水帷幕时,距地下连续墙边缘12倍开挖深度处,地表沉降与地表沉降峰值的比值为0.1、该距离比落底式止水帷幕大13 m左右。研究成果对确定深基坑降水方案、保证深基坑开挖施工安全具有一定的参...     

临近既有地铁车站的基坑变形性状研究

通过36组二维有限元数值模拟,研究了不同参数（基坑与地铁车站距离D,基坑开挖深度 ）组合下临近既有地铁车站的基坑变形性状,并与邻近无车站时的基坑变形性状进行对比分析。研究结果表明：（1）当邻近存在地铁车站时,靠近车站一侧的地下连续墙最大侧移量减小,另一侧的地下连续墙最大侧移量增加;（2）当基坑开挖深度接近或超过地铁车站底板埋深时,车站对远离车站侧的基坑墙后地表沉降的影响显著,但不明显改变地表沉降影响范围和最大沉降值位置;（3）D较小时,随着 的增大,地铁车站的“遮拦效应”越来越显著。而当D逐渐增大时, 对地铁车站“遮拦效应”的影响逐渐减弱。（4）地铁车站的存在与否对基坑远离车站侧最大地表沉降和最大地下连续墙侧移的比值（δevm / δehm）几乎没有影响,并且,该值受D与 的影响较小。     

基于DTS的地下连续墙接头处渗漏预测

地下连续墙作为深基坑的支护墙体,具有良好的强度和安全稳定性。但墙体的不完整性会引起渗漏问题的发生,严重影响墙体的功能。针对地下连续墙的渗漏问题,设计模型试验探索了不同加压功率、不同加压时长下不同含泥量混凝土的温升稳定情况,通过温升曲线中的异常点,可分析墙体的完整性及发生墙体渗漏情况,提出了基于分布式光纤温度感测(Distributed Temperature Sensing,DTS)技术的地下连续墙混凝土浇筑完整性检测方法及对地下连续墙接头处渗漏的预测方法。以昆明地铁四号线的深基坑地下连续墙项目为例,介绍了利用DTS监测地下连续墙渗漏的感测光缆及其布设方法,对比检测结果及现场实际渗漏情况,验证了这一方法的可行性和有效性。     

落底式止水帷幕条件下基坑涌水量计算研究

涌漏点的存在使得落底式止水帷幕条件下基坑涌水量的计算成为一个有待解决的技术难题。在承压含水层中开挖落底式深基坑时,针对落底式止水帷幕渗漏的不确定性,建立承压含水层中落底式基坑非完整井降水水文地质模型。基于Theis非完整井非稳定流理论,结合映射原理,推导等效渗透系数计算公式,并提出涌漏系数法用以评价落底式止水帷幕隔渗效果以及计算基坑涌水量。以武汉某深基坑降水工程为例,采用该方法评价止水帷幕的隔渗效果以及对其基坑涌水量进行计算,并与实测结果和传统方法计算结果分别进行对比验证。结果显示涌漏系数法计算误差较小,且计算过程简便,兼具安全性和经济性。研究结果可应用于指导工程设计,具有一定实际应用价值。     

武汉政和王府花园深基坑支护设计与施工

针对武汉政和王府花园深基坑极为复杂的地质条件和周边环境，采用桩锚支护、粉喷桩桩侧止水、井点降水的联合支护方案施工，保证了基坑施工和周边建筑物及地下管线的安全，降低了工程成本，缩短了工期，取得了很好的经济效益和社会效益。     

长江三角洲地区深基坑降水与地面沉降模拟预测耦合模型研究

长江三角洲地区深基坑降水复杂,且极易引起地面沉降地质灾害问题,传统的基于地下水动力学原理的解析解模型(Theis公式或Dupuit公式)已难以满足降水设计模拟计算的需要,尤其是无法预测降水引起的地面沉降问题,深基坑降水与地面沉降耦合模型将地下水渗流模型和土体应力-应变模型耦合起来,可根据基坑地下水位的控制要求,同时模拟计算出降水井的布局、各井的开采量和地面沉降量。据此确定出的基坑降水方案既能满足地下水位的控制要求,又能对降水引起的地面沉降进行最优化控制。     

桩基后压浆对深基坑降水渗流场的影响

钻孔灌注桩后压浆后,与坑外含水层相比,基坑范围内含水层的渗透系数减小,这对基坑降水渗流场具有比较明显的影响。某广场式建筑由五幢塔楼和地下车库组成,采用桩侧后压浆钻孔灌注桩,基坑开挖深度21m,承压含水层组厚10m,透水性较强,采用敞开式完整井降水,井位主要沿基坑周边布置。在对水文地质条件进行概化后,建立了地下水三维非稳定流数值模型,进行了非均质渗流场模拟,并与均质渗流场作比较。结果表明,坑内后压浆区域的渗透系数减小后,坑内水力坡度变陡,单井涌水量减小,井数应相应增加;若模型计算域全部按注浆后的渗透系数考虑,则会严重降低补给强度、低估基坑总涌水量;在相同的降深要求下,坑内后压浆后渗透系数减小、但坑外渗透系数不变,基坑总补给量基本没有变化。现场监测与模拟结果较为一致。研究成果对类似工程地下水控制有一定的借鉴意义。     

山东潍坊万达广场深基坑降水及有承压水头降水井的封井方法

在深基坑开挖中,如地下承压水埋藏较浅,采用管井降水降低地下水位后,对管井采取不同的措施进行封井,确保地下水位控制在施工要求的范围之内。重点介绍了山东潍坊万达广场深基坑降水施工方法及具有承压水头的减压井封井方案和封井施工方法。     

扬州深大基坑降水方案优化设计

扬州东部综合客运枢纽地下配套工程深大基坑采用大放坡+地下连续墙+内支撑围护,场地地层为深厚强透水地层,降水井布置在坡底还是坡间平台,将直接影响降水的动态控制。本文提出了方案一（坡底布井）和方案二（坡间平台布井）2套降水方案,并利用数值模拟方法进行了比选。对比结果：虽然方案一井数和最终总涌水量略少于方案二,但是需提前降水,会造成大量水资源的浪费;而方案二可以根据基坑开挖深度的增加,逐步增加抽水井,体现了按需降水的原则。因此,认为方案二更优。类似基坑进行降水方案设计时,不应仅考虑总井数和最终总涌水量,还应考虑到不同开挖阶段,动态控制、按需降水,才能从源头上实现基坑工程的绿色施工。     

Numerical study of dewatering in a large deep foundation pit

During foundation pit excavation, groundwater is often the most important factor that affects pit stability. Dewatering is widely used in pit excavation to avoid uplift of excavation floors due to high water pressure. The characteristics of seepage in small-scale deep foundation pits of high-rise buildings or in the long narrow foundation pits of subway stations have been extensively investigated. However, the characteristics of seepage in large-scale deep excavations have not been studied. This paper investigates the large deep excavation of the buildings in Oriental Fisherman’s Wharf. The total area of the construction site is 33,917 m². Single-well and group-well field pumping tests were performed and a numerical simulation by 3D finite difference method (FDM) was carried out. The simulation used results from the field pumping tests. The permeability parameters of the confined aquifer were then revised, based upon comparisons of simulation and observation results. Subsequently, dewatering schemes were simulated by FDM forward analysis. The simulation results show that dewatering schemes can minimize seepage and uplift in large excavation pits, though settlement outside the pit may need treatment measures.