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考虑渗流作用的基坑稳定分析

黄春娥  
【摘要】: 基坑是一种特殊的临时性边坡,其稳定分析理论沿用了土坡稳定分析的理 论,并随着土坡稳定分析理论的发展而发展。在各种影响土坡稳定安全的因素 中,地下水渗流的作用是最难确定的,经过多年的工程经验的积累、总结,前 人提出了多种计算地下水渗流的简化方法,最常用的是代替容重法和静水压力 法。但是,基坑施工中常常采取治水措施,如设置抽水井、回灌井及阻水帷幕 等,使得基坑周围的渗流场分布复杂化,大多与简化方法假定的水压力分布形 态相去甚远。而实际基坑工程稳定验算中,也沿用了代替容重法和静水压力法 等土坡稳定分析中的简化渗流计算方法,这样必然产生较大误差,有时甚至得 出错误的结果。用错误的结果去指导工程实践是非常危险的,实际工程中由于 地下水处理不当而导致的工程事故已给人民生命财产带来了巨大损失。因此, 基坑工程实践亟待适合的理论来指导。 本文从研究基坑周围的渗流场入手,结合土坡稳定分析理论,建立了一套 分析渗流作用下基坑稳定性的新的计算模型: ·根据稳定渗流理论,考虑基坑工程中常见的复杂边界条件,建立了复杂 边界条件下稳定渗流场的计算模型。 根据实际基坑治水措施,区分有压渗流与无压渗流。有自由面的无压渗流 计算采用虚单元法,融合了固定网格法和移动网格法的优点。 在边界条件的处理中,提出以沟代井模拟大井径渗水井、同点异号法模拟 小井径抽水井及无厚度阻水结构的计算模型。 ·建立了有限元法与条分法结合计算渗流作用下基坑稳定性的计算模型。 既利用了有限元法计算渗流场的有效性,又不脱离条分法多年使用积累的工程 经验,融合了两种算法的优点。 ·本文对核心计算程序作了一定的前后处理工作,有限元计算网格的自动 剖分及输入输出数据的图形化均提高了程序的实用性。 ·通过对阻挡治水基坑的稳定分析,探讨了各种计算方法在该工况下的适 用性,对工程设计有一定的指导意义。 ·最后用本文提出的计算模型分析了—采用抽水——回灌治水措施的深基 坑工程的稳定性。 本文提出的计算模型既在理论上有创新性又不脱离工程实际,为渗流作用 下的基坑稳定分析开辟了一条新的途径。


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