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杭州地区粉砂土中基坑降水面的数值模拟

张瑛颖  
【摘要】:随着城市建筑规模发展增大,基坑工程正向深、大方向发展。为了保证工程顺利进行,对于粉砂土区域的基坑开挖,顺利降低地下水位是基坑开挖成功的一个关键因素,因此基坑降水后降水面的确定具有重要的意义。基坑降水是一个典型的三维渗流问题,对这一问题采用解析法来求解相当困难,数值法早已成为一种常规技术手段,尽管它所取得的计算结果是近似值,但它不再受含水层形状以及性质限制,克服传统解析法在应用上的诸多局限,将其应用于基坑降水方案计算将是大势所趋。 本文采用有限单元法对基坑降水过程中渗流场进行数值模拟,考虑潜水面上毛细管水的作用,分析降水过程中基坑内外渗流场变化,来解决了地下水位自由面升降问题。 本文首先介绍了地下水在岩土层中的渗流要遵循渗流运动方程和连续性方程,在此基础上得到了稳定渗流的微分方程式。同时说明了毛细作用对渗流的影响,给出了非饱和渗流微分方程式。然后应用ABAQUS对渗流进行了有限元模拟,分别模拟了不同渗透系数、不同的止水帷幕插入深度以及回灌对降水自由面的影响。最后以中国水利博物馆工程基坑开挖引起的降水为实例,采用三维模型进行了数值模拟。由于两边水头边界不对称,在模型中考虑了土层渗透的各向异性,对于土层在水平方向和垂直方向采用了不同的渗透系数。将模拟结果与实测结果进行了对比,两者基本一致。


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