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考虑地下水渗流作用的基坑降水工程性状研究

张尧  
【摘要】:地下水是影响深基坑工程性状的一个重要因素,在含水量丰富的地区进行基坑工程开挖,不可避免地要遇到地下水问题。通过深井降水的方法可以大幅度降低地下水位,有效的避免流沙、管涌和坑壁土体的坍塌,保证施工安全和工程质量,但是地下水位的变化会引发土体中渗流场和应力场的改变,并且对基坑周边较大范围的区域产生一定的影响。因此,有必要对基坑降水渗流做相关的研究,重点分析地下水渗流作用下的基坑降水工程性状。本文针对这一问题做了以下主要工作: 首先,从渗流理论的发展过程出发,详细介绍国内外地下水渗流研究的发展概况以及渗流分析的基础理论,并在此基础上介绍了基坑降水的设计原理与基本方法,总结了各种降水方法的适用条件。结合武汉市某工程实例,讨论了稳定流理论和非稳定流理论的Dupit公式与Theis公式及其对基坑降水水位降深的影响。 其次,结合工程实例,利用计算机软件来模拟基坑降水渗流场,讨论了在基坑承压含水层深井降水时降水井的布置、抽水量、井深等对基坑水位降深、基坑周围沉降等物理量的影响,特别是讨论了止水帷幕对基坑水位降深等的影响,给出了一种简化处理方法,降水工程的观测结果验证了该方法的实用性。 最后,介绍了FLAC3D软件的渗流计算理论,并利用FLAC3D软件对某工程实例进行了数值模拟分析。在抽水量等参数均不变的情况下,计算了止水帷幕深度分别为Om、22m、32m、48m、54m五种工况下的基坑降水渗流场和基坑周边的地表沉降量,将五种工况渗流场达到稳定时的水头降深与初始水位进行了相互对比。分别得到了不同帷幕深度下基坑周边水头与离开基坑的距离之间的关系曲线、基坑外侧水头随着帷幕深度的变化曲线、止水帷幕内外侧的水头差随着帷幕深度的变化曲线,不同帷幕深度下基坑周边地表沉降与离开基坑的距离之间的关系曲线。在止水帷幕深度分别为32m和48m的情况下,分别计算了四种不同单井抽水量条件下的基坑内水头埋深,得到了坑内水头埋深与抽水量的关系曲线。


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