考慮滲流的基坑開挖數(shù)值模擬與參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、基坑工程作為一項技術(shù)復(fù)雜、綜合性強的系統(tǒng)工程,它的降水、支護、開挖和回填的整個施工過程,都涉及到地下水滲流、支護體系受力變形和周邊土體沉降。在地下水位較高的地區(qū),基坑開挖的滲流問題表現(xiàn)得尤為突出。開挖與降水是土體和支護結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性變化的共同誘因,而這兩者的變化又對開挖和降水起指導(dǎo)和控制作用。目前的基坑工程研究中,關(guān)于滲流對支護結(jié)構(gòu)和土體影響的研究還比較少。
　　本文以深圳某基坑工程實例為背景,以勘察報告、土工試驗和現(xiàn)場監(jiān)測資料

2、為依據(jù),在基坑變形理論和滲流理論的基礎(chǔ)上,利用Midas/GTS有限元分析軟件,在考慮滲流作用的前提下,進行了基坑分步開挖的數(shù)值模擬。主要的研究內(nèi)容與成果如下:
　　1、對該基坑開挖支護的施工過程建立了立體的監(jiān)測體系,獲得了如下原位監(jiān)測成果:支護樁頂水平位移、樁體變形、錨索索力變化、支撐軸力變化和地下水位變動等。這些成果反映了該監(jiān)測體系的有效性,有一定的推廣價值。隨后進行了場地主要土層的室內(nèi)試驗,得出了土體粘聚力、內(nèi)摩擦角、壓縮模

3、量和滲透系數(shù)等關(guān)鍵的參數(shù),并參考了經(jīng)驗統(tǒng)計值,為有限元模型的建立做了準備。
　　2、研究了邊降水邊開挖過程中,基坑支護結(jié)構(gòu)的水平位移、彎矩值變化、支撐力等分步開挖效應(yīng),得出相應(yīng)的內(nèi)力和變形規(guī)律,可為今后基坑工程變形控制警戒值提供參考。隨后通過改變模型的單一工況條件,針對是否考慮滲流作用對基坑開挖變形的影響進行了進一步的分析。其次針對不同的土層開挖步距、土體粘聚力和內(nèi)摩擦角對基坑開挖變形的影響進行了研究,揭示了相應(yīng)的變化規(guī)律。同時,

4、改進了沉降估算法,驗證得出與實測值較接近。這些規(guī)律和計算方法對今后地下水位較高的軟土地區(qū)深基坑工程實踐具有一定的指導(dǎo)意義。
　　3、考慮滲流作用的基坑開挖過程中,土體參數(shù)會發(fā)生動態(tài)變化。在確定土體物理性質(zhì)時,不僅要結(jié)合土工室內(nèi)試驗,還應(yīng)借助實時監(jiān)測的動態(tài)數(shù)據(jù)進行反演分析,對土體參數(shù)進行適當調(diào)整。從而獲得更符合實際的輸入?yún)?shù),提高設(shè)計的合理性。本文對工程實例的內(nèi)支撐系統(tǒng)進行了截面尺寸的優(yōu)化設(shè)計,在保證受力和變形安全的前提下,得出了比