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基于地下水劈裂的基坑突涌破坏机理研究与颗粒流数值模拟

白若虚  
【摘要】:深基坑工程中防治底部承压水突涌的问题逐渐成为一个非常严峻的课题。承压水问题处理难度大,并且处理不当可能造成极其严重的工程危害。因此,如何准确判断含承压水基坑的抗突涌稳定已越来越引起工程上的重视。目前已有的基坑抗突涌稳定计算理论主要有以下几种:压力平衡理论、均质连续梁、板分析法、带预应力均质连续梁、板分析法、均质连续体法、统计预测法等等,这些方法从不同角度研究基坑突涌破坏的机理,但是均存在一些不足或缺陷,对基坑突涌破坏的过程和破坏机理都没有深入认识。 我们可以发现基坑突涌破坏和土石坝粘土心墙劈裂这两个不同工程领域现象的发生机理非常相似:都是存在高水压作用,都是在粘土层(弱透水层)产生渗漏通道,都是张拉破坏,两者发生都具有突然性,裂缝扩展过程与水力劈裂伸展的现象也非常相似,二者在发生机理、发生条件及计算方法方面应该存在共通之处。本文即借鉴土石坝粘土心墙的水力劈裂理论来解释基坑突涌破坏机理。 为了观测基坑突涌破坏过程并验证突涌破坏机理,本文利用适用于研究粒状集合体的破裂和破裂发展问题、以及颗粒的流动(大位移)问题的微/细观力学程序颗粒流PFC(Particle Flow Code)建立数值模型。通过一系列参数分析和试验,最终实现模拟基坑突涌的全过程。


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