地下水滲流作用下基坑邊坡穩(wěn)定性研究.pdf

1、在含水量豐富的軟土地區(qū)進行基坑工程開挖，不可避免地要遇到地下水問題。地下水位的變化引發(fā)土體中滲流場和應力場的改變，加之不同形式的防滲帷幕、不同類型的支護結構的設置以及土體滲透系數(shù)的變化和空間分布不均勻性等，使得地下水與土體的相互作用顯得極為復雜，這些不確定因素阻礙了基坑工程穩(wěn)定性評價的準確性。因而，研究地下水與土體相互作用的機理以及滲流作用對基坑工程的影響，提出一套能較全面、較準確地評價地下水滲流作用下基坑工程穩(wěn)定性的分析方法，是具有重

2、要的理論研究價值和工程應用價值的。 首先，本文在土坡穩(wěn)定分析方法基礎上，結合強度折減彈塑性有限元法理論，基于ABAQUS軟件強大的后處理技術，動態(tài)顯示土體中塑性應變的發(fā)展情況，提出基于ABAQUS軟件的以塑性區(qū)貫通及廣義塑性應變、位移的突變作為邊坡失穩(wěn)評判依據(jù)的強度折減有限元邊坡失穩(wěn)判定方法，算例對比分析表明該法在評價土體中地下水滲流作用程度很小，或不考慮流固耦合效應的天然邊坡以及人工開挖邊坡的穩(wěn)定性分析上是合理的、可行的。

3、 其次，基于滲流場與應力場耦合的有限元法理論，對九華山隧道基坑工程降水滲流場進行了數(shù)值模擬，得到基坑降水滲流場的孔壓、流速及水位線分布情況，分析了降水對地表變形的影響，討論了降水井井深及布置對水位降深及基坑變形的影響，為基坑工程降水井設計方案提供了有益的指導。 再次，通過流固耦合分析，提出考慮地下水滲流作用的強度折減有限元基坑邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的計算方法。該法利用ABAQUS軟件求解滲流場，把強度折減法應用于邊坡穩(wěn)定性分析，以

4、ABAQUS軟件后處理技術動態(tài)顯示計算結果；當塑性區(qū)達到貫通且廣義塑性應變、位移出現(xiàn)突變，呈無限發(fā)展趨勢時，表明邊坡處于失穩(wěn)的臨界狀態(tài)，定義此時的折減系數(shù)為基坑邊坡穩(wěn)定最小安全系數(shù)。算例分析表明，該法比常用的靜水壓力法、代替重度法及考慮滲透力最不利影響法所計算的安全系數(shù)值更合理，且結果描述更形象具體，對判定邊坡穩(wěn)定性有更好的指導作用。同時，采用所提出的方法對九華山隧道基坑工程K6+400～K6+720放坡開挖段的整體穩(wěn)定性進行了模擬分析

5、，所得最小安全系數(shù)與理正軟件的計算結果很接近，為工程設計提供相應的參考。 此外，通過正交試驗分析法對影響基坑邊坡穩(wěn)定的幾個主要因素進行了影響力比較，得到影響力從大到小的排序為內(nèi)摩擦角、粘聚力、坡高比、水位高度、滲透系數(shù)。 最后，從地下水與土體的相互作用機理出發(fā)，結合有效應力原理，分別建立了基于ABAQUS軟件的考慮滲流作用的有效應力法模型和不考慮滲流作用的總應力法模型，對滲透力對基坑開挖及支護結構的影響進行了數(shù)值模擬分析