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考价值。     

悬挂式止水帷幕深基坑降水方案模拟优化

为研究深基坑降水工程中悬挂式止水帷幕和抽水井过滤器最佳组合深度,优化深基坑降水方案,以南通市地铁1、2号线换乘站青年路站深基坑降水工程为背景,以地下水渗流理论与太沙基一维固结理论为基础,建立考虑土体参数随固结过程变化的深基坑降水三维渗流与地面沉降耦合数学模型,并采用有限单元法进行求解。使用抽水试验资料对可视化数值模型进行识别验证,通过对坑内水位和坑外地面沉降量的控制,优化抽水井的数量及抽水量,模拟预测止水帷幕插入含水层1/3、1/2、2/3深度处3种方案下过滤器的最佳位置,并对3种方案从工期、造价及安全可靠性等方面进行对比分析。结果表明,在止水帷幕插入含水层1/2深度下,抽水井过滤器插入含水层9/50～9/20深度处,即止水帷幕底部埋深为46.2 m、过滤器埋深为33.7～42.7 m时,采用17口抽水井进行降水的方案为最优方案。     

悬挂式止水帷幕涌水量计算数值模拟及验证

在基坑工程中,为合理保护地下水资源和节约工程成本,悬挂式止水帷幕在工程中的应用越来越广泛.为更好地研究悬挂式止水帷幕基坑涌水量及影响半径的影响范围,依托北京市东城区第一人民医院基坑项目,进行了悬挂式止水帷幕基坑涌水量的数值模拟,并现场进行数据监测,从而对数值计算结果进行验证.结果表明:(1)利用有限元数值模拟软件分析的...     

既有落底式止水帷幕对新建基坑降水的影响

近年来,落底式止水帷幕（如落底式地下连续墙）在武汉市深基坑工程中广泛使用。许多地铁车站基坑的降水工程中采用了落底式止水帷幕止水+管井降水的思路,取得了较好的工程效果。但在某些换乘车站的建设上,新建地铁车站的降水设计是未考虑既有车站的落底式帷幕的,这种既有帷幕对新建基坑的影响可能无法忽视。本文使用Visual Modflow渗流数值模拟软件,研究了在典型的长江一级阶地水文地质模型基础上建立的8种工况,探讨了既有帷幕对新建基坑的降水影响。研究表明：新建基坑中最大、最小降深均随着既有帷幕和新建基坑的距离的增加而呈现先变大后变小的趋势。     

悬挂式止水帷幕地下水渗流数值模拟

悬挂式止水帷幕在基坑工程中得到了广泛应用.采用地下水渗流软件GMS对室内地下水渗流模型试验进行数值模拟,数值模拟结果与试验结果相互对比,进而验证地下水数值模拟软件的可靠性.在确定软件准确性的基础上,进一步研究在相同悬挂式止水帷幕插入深度下,不同形状基坑中地下水渗流变化规律,为实际工程降水设计提供参考依据.结果表明:数值...     

深厚砂层基坑支护悬挂式止水方案技术可行性分析

通过渗流理论分析及数值计算的方法,论证了在丰富地下水补给的深厚砂层中,基坑支护采用悬挂式止水方案的可行性及适用条件,以期用于指导中粗砂层内深基坑的设计与施工实践。     

止水帷幕对基坑环境效应影响的有限元分析

采用Biot固结理论分析了止水帷幕对基坑工程环境效应的影响,包括止水帷幕不同打设深度的效果,以及两种封闭式止水帷幕发生漏水意外时对地下水位和坑外土体位移的影响等。在有限元编程中,将开挖土体置为空气单元可以简化处理过程。算例分析结果表明,深厚透水地基中增加竖向止水帷幕的深度并不能有效减小对周围环境的影响;漏水部位周围土体的渗流等势线较为密集,渗流速度较大,容易诱发扩大破坏;竖向封闭式止水帷幕漏水引起的坑边土体的沉降和地表土体的侧移相对较大,水位下降迅速等。其结果可供基坑工程漏水事故环境效应的评价和对策研究时参考。     

悬挂式帷幕基坑底侧突涌的坑内水头抬升研究

基坑采用悬挂式帷幕减压降水时,因隔水帷幕局部存在缺陷,而导致坑内承压含水层水头抬升所诱发的基坑底侧突涌事件常有发生。为研究这种现象,以某地铁线风井基坑为范例,建立了三维非稳定流的地下水数值模型,重点考虑了渗透系数的各向异性,对隔水帷幕无缺陷,28~33m、33~38m、38~43m深度的缺陷,加大流量抽取等7种情况,进行了模拟和比较分析。研究结果表明,悬挂式帷幕降水帷幕无缺陷时,帷幕内外的水头差在含水层顶最大,并沿帷幕向下递减;在帷幕缺陷形成的渗流通道附近,渗流场的等势线非常密集,补给的地下水抬升了坑内水头,并加剧了坑外的水头下降;经缺陷处的渗流通道流入坑内的地下水,渗流速度矢量以水平向为主;帷幕缺陷位于渗透系数较大的含水层时,相应补给量也较大;加大流量抽取,可以减小水头抬升的平面范围,但缺陷附近过大的流速也会诱发地层流土;缺陷位置与帷幕底竖向距离越远,坑内水头的抬升率越大,缺陷位置与帷幕底竖向距离越近,抬升率越小。研究成果对分析承压水底侧突涌的致灾机制、预测预警以及基坑动态风险评估等有一定的参考意义。     

落底式止水帷幕条件下基坑涌漏量计算

如何判定落底式止水帷幕的止水效果,定量计算坑外地下水通过落底式止水帷幕向基坑内的涌漏量,是对于设置了落底式止水帷幕的基坑进行降水设计的重要依据.通过对存在落底式止水帷幕的基坑进行现场抽水试验及连通试验,总结落底式止水帷幕建立前后试验井流量、降深变化的规律,定义落底式止水帷幕的综合止水系数,探讨止水效果等级划分方法,在此基础上,提出了基坑岩土体表观渗透系数的概念,从而计算基坑涌漏量,在一定程度上,填补了落底式止水帷幕对基坑降水影响定量评价的空白,为存在落底式止水帷幕的基坑降水设计提供了一定的理论依据.     

地下水渗流对悬挂式止水帷幕基坑变形影响

基坑挖前抽水可诱发明显围挡变形,而常用的墙顶支撑方案尚不能很好地防控围挡深部位置变形。近期,有学者针对软土地区基坑施工常用的“坑内布设隔墙的分区段施做方法”,提出了“考虑隔墙支护效应”及“优化布置隔墙”的变形防控理念,实现了基坑挖前抽水引发变形的有效控制。为进一步优化坑内隔墙的布置,本文开展了隔墙高度对挖前抽水引发变形的影响研究。针对某具体基坑工程,通过一系列数值分析,探究了在不同抽水深度、隔墙高度条件下挖前抽水引发的基坑围挡变形特性,并基此提出了隔墙在深度方向的优化布置方案。研究表明,隔墙在深度方向的布置范围对其变形控制效果有很大影响,具体地,在降水深度范围内布设隔墙可显著减小抽水引发的围挡侧移,而降水深度以下的隔墙布设对围护结构侧移的控制作用十分有限。为兼顾经济性与变形控制效果,建议将隔墙顶面设置在降水深度(H_d)以上0.33~0.67H_d位置处,隔墙底面设置在H_d处;但当坑外存在对变形敏感的深埋结构时,可将隔墙底面进一步向下延伸1/3H_f(H_f为降水深度至围护结构底面距离)以达到控制深埋结构变形的目的。     

桩间特定深度帷幕止水在深大基坑工程中的应用

主要介绍了在某深基坑开挖工程中,针对特定的地下水赋存情况,有针对性地采取了桩间特定深度帷幕止水措施及施工工艺,达到止水目的,节约工期和工程造价。     

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。     

基于改进阻力系数法的悬挂式帷幕基坑渗流计算

帷幕结合基坑内降水的方案是深基坑工程中地下水控制的主要趋势,由于基坑渗流场的复杂性和尺度效应,业内尚无成熟且精确的解析计算方法.在分析悬挂式帷幕基坑与闸坝渗流场特点异同的基础上,对闸坝改进阻力系数法进行修正,提出了承压水条件下悬挂式帷幕基坑渗流段的分段方式,推导了新的考虑基坑特殊段"水平汇流段"的等效阻力系数计算公式,...     

悬挂式帷幕防渗作用的有限元模拟

建立了二维渗流方程的有限元表达式,比较了某工程实例防渗帷幕建造前、后渗流速度和出溢处水力坡降的变化情况。计算表明,除帷幕底部小范围内渗流速度有所上升外,其它地区的渗流速度及下游出溢处的水力梯度均显著降低。在运用悬挂式防渗帷幕时,要注意提高帷幕底部的抗冲刷能力。     

海太过江通道公路段工作井基坑降水优化设计

海太过江通道公路段工作井基坑采用悬挂式止水帷幕,其帷幕深度对基坑开挖施工安全有重要影响。根据承压水抽水试验实测数据,采用数值反演法获取了承压含水层相关水文地质参数;基于研究区地层结构特征,建立了三维地下水流运动数学模型,确定了帷幕最优深度、井群位置和降水井数量。计算结果显示,设计的降水方案能够保证施工场地干燥、基坑底部不发生突涌、土体不发生渗透变形和基坑周围沉降量在允许值内。因此,本建议方案优化了承压降水井群,降低了悬挂式止水帷幕深度,节约了降水成本,为设计部门提供了依据和技术支撑。     

软土地区桩锚联合支护基坑降水开挖的渗流应力耦合研究

基于某软土地区的桩锚联合支护的基坑项目,结合M idas G T S软件对该基坑进行渗流应力耦合作用下基坑降水开挖过程的三维建模,研究渗流应力耦合下基坑不同工况下的变形规律及支护结构位移变化情况,分析造成该基坑地表沉降及坑底隆起过大的原因.研究结果表明桩锚联合支护能够很好地约束软土基坑的侧向形变,但无法很好控制基坑内土...     

考虑应力状态的悬挂式防渗墙-砂砾石地基管涌临界坡降试验研究

悬挂式防渗墙-强透水地基所处的应力状态,对其管涌等渗透变形发展过程影响明显。利用自行研制的新型土与结构物接触剪切渗透仪,开展不同应力状态下悬挂式防渗墙--缺乏中间级配的管涌型砂砾石地基的渗流-应力耦合管涌试验研究。结果表明,应力状态对悬挂式防渗墙-砂砾石地基的管涌临界渗透坡降影响巨大,围压越大,管涌临界渗透坡降越大,基于试验结果,建立了由围压表示的管涌临界渗透坡降线性经验公式。研究成果体现了渗流-应力耦合效应对防渗墙-砂砾石地基渗透稳定性的影响,可为确定深厚覆盖层中悬挂式防渗墙的合理贯入深度提供重要的理论依据。     

悬挂式帷幕基坑涌水量计算及插入深度影响效应研究

为确定悬挂式止水帷幕插入深度和基坑内涌水量、基坑外最大水位降深的关系,从而得出在预定基坑外最大水位降深和基坑内涌水量下的较优悬挂式帷幕的插入深度,根据达西定律和大井简化的均质含水层潜水非完整井的基坑涌水量计算公式,推导出帷幕插入深度、基坑涌水量、基坑外最大水位降深的关系式。将推导的公式进行基坑实例计算并与大卫登可夫和佛兰克的方法进行对比,分析两种计算方法结果的异同点。采用室内模型试验和Midas/GTS/NX数值模拟对悬挂式帷幕基坑地下水渗流进行模拟,对公式推导的结果进行验证,证明文中提出的计算公式与实际情况更接近,并得出结论:基坑外最大水位降深随着帷幕插入深度的增加略有降低,但变化不大,基坑涌水量随着帷幕插入深度的增加逐渐减小。     

深基坑开挖卸荷对下卧既有地铁隧道的影响分析

长沙田汉大剧院地下空间商业项目一期基坑工程位于地铁1号线某区段正上方,坑底距隧道顶的最小距离约为6.2m。基坑坑底位于圆砾层中,地下水较丰富,考虑到降水对周边环境的影响,基坑工程采用封闭式止水帷幕并设置抗浮锚索。基坑开挖、降水引起的土体卸荷、地下水渗流,以及施工的抗浮锚索,共同影响坑底土体回弹,从而对下卧地铁隧道产生影响,如何分析与计算其影响成为该项工程的重点和难点。为此先通过两种常用的回弹变形估算方法计算坑底回弹量和隧道隆起位移;然后利用MIDAS GTS有限元软件建立三维数值分析模型,分别进行3种工况的模拟,包括不考虑地下水渗流影响并不采用抗浮锚索工况,考虑应力渗流耦合但不采用抗浮锚索工况,考虑应力渗流耦合并采用抗浮锚索工况。对比分析表明:帷幕渗透率较低时,考虑应力渗流耦合与不考虑渗流影响的坑底回弹和隧道隆起位移模拟结果基本一致;规范推荐估算方法在合理修正其卸荷应力,并确定合理的卸荷影响深度后,其计算结果与数值模拟结果相近。所得成果可为优化设计和施工提供有益的参考,并为类似工程提供借鉴。     

降雨对非饱和残积土中基坑受力变形影响的机理研究

花岗岩残积土在非饱和状态下的工程性质良好,但其极易受到降雨影响。厦门石鼓山西通道项目的实测数据表明,降雨入渗引起残积土中基坑围护桩变形显著增加。本文采用PLAXIS有限元软件建立数值模型,通过瞬态渗流分析,探究降雨入渗加剧非饱和残积土中基坑变形的机理。结果表明,降雨入渗会显著加剧非饱和残积土中基坑变形,降低基坑的稳定性,其原因是降雨入渗使基坑内外土体饱和度增加,基质吸力降低,进而导致土体抗剪强度减小,同时导致主动土压力增大。相比于低渗透性土,饱和渗透系数较高的残积土层中基坑持力层土体强度更易受到降雨的影响。墙后土体应力路径表明,降雨过程土体所受剪力基本保持不变,基坑变形增加较小,降雨后的清淤开挖使桩后土体达到临界抗剪强度,导致基坑变形急剧增加。