基坑降水?dāng)?shù)值分析

1、<p><b>　　基坑降水?dāng)?shù)值分析</b></p><p>　　摘要：土體作為松散的顆粒集合體，它是由固體、液體、氣體三部分組成（也稱三相系）。地下水構(gòu)成土體中的液體部分，決定著土體的物理力學(xué)性質(zhì)。基坑開挖過程中，降水工程不但可以改變基坑土體的物理力學(xué)參數(shù)，更可以通過地下水滲流場(chǎng)的改變而影響著基坑土體邊坡的穩(wěn)定性。本文以某基坑工程為例，應(yīng)用浸潤(rùn)線理論，通過數(shù)值模擬基坑開挖中地下水

2、位的變化來分析滲流場(chǎng)的變化及其對(duì)基坑穩(wěn)定性的影響。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：地下水，滲流場(chǎng)，穩(wěn)定性 </p><p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　擬建基坑工程坑深19.5m，場(chǎng)地范圍內(nèi)地基土為軟弱土，地下水豐富，水位埋深約為3m。本文基于對(duì)該基坑工程的初步設(shè)計(jì)，應(yīng)用浸潤(rùn)線理論采用數(shù)值模擬分析的方法對(duì)基坑進(jìn)行分部施工

3、模擬，在開挖及降水的綜合影響作用下計(jì)算分析基坑的應(yīng)力、位移狀態(tài)。 </p><p><b>　　2 工程概況 </b></p><p>　　基坑工程建設(shè)規(guī)模158127?，擬建工程地下5層，地上42層?；又荛L(zhǎng)315m，坑深19.5m。 </p><p>　　3 工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件 </p><p><b>

4、;　　3.1 地形地貌 </b></p><p>　　擬建工程，建設(shè)場(chǎng)地地形平坦，相對(duì)高差不超過0.5m。歸屬于山前沖積平原地貌單元。 </p><p><b>　　3.2 地層巖性 </b></p><p>　　根據(jù)勘察鉆探資料，建設(shè)場(chǎng)地表部為較厚的第四系覆蓋層，詳述如下： </p><p>　　3.3 水

5、文地質(zhì)條件 </p><p>　　根據(jù)勘察資料，建設(shè)場(chǎng)地內(nèi)地下水水位埋深2.5m～3.0m，主要為①雜填土層中的上層滯水與○2、○3粉質(zhì)粘土層中的孔隙潛水?！?雜填土層中的上層滯水水量較少，地層透水性較強(qiáng)，滲透性系數(shù)K=1m/d，○2、○3粉質(zhì)粘土層中的孔隙潛水水量豐富，滲透性相對(duì)較弱，滲透性系數(shù)K=0.1m/d。 </p><p>　　4 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><

6、;p><b>　　4.1 支護(hù)方案 </b></p><p>　　根據(jù)建設(shè)基坑工程特征，工程場(chǎng)地地質(zhì)條件。支護(hù)方案采用排樁+錨索，降水方案選用坑內(nèi)積水明排。 </p><p>　　4.2 計(jì)算參數(shù)的選取及設(shè)計(jì)結(jié)果 </p><p><b>　　5 數(shù)值分析 </b></p><p>　　數(shù)值分

7、析中通過模型的建立及分步施工過程（開挖、降水）的模擬充分考慮基坑工程在開挖、降水綜合作用下的應(yīng)力與位移特征。 </p><p><b>　　5.1 分步施工 </b></p><p>　　將該基坑工程分解為12個(gè)分步工程： </p><p>　　○1支護(hù)樁施工→○2基坑開挖至第1道錨索下0.5m，水位降至坑下0.5m→○3第1道錨索施工→○4基

8、坑開挖至第2道錨索下0.5m，水位降至坑下0.5m→○5第2道錨索施工→○6基坑開挖至第3道錨索下0.5m，水位降至坑下0.5m→○7第3道錨索施工→○8基坑開挖至第4道錨索下0.5m，水位降至坑下0.5m→○9第4道錨索施工→○10基坑開挖至第5道錨索下0.5m，水位降至坑下0.5m→○11第5道錨索施工→○12基坑開挖至預(yù)定深度（19.5m），水位降至坑下0.5m。幾何模型建立如圖2。 </p><p>　　

9、5.2 地下水滲流分析 </p><p>　　基坑場(chǎng)地范圍內(nèi)地層主要為粉質(zhì)粘土，透水性相對(duì)較弱，基坑開挖過程中擬采用積水明排的降水方法，分步施工階段基坑外側(cè)的地下水不能完全的從坑壁排出，勢(shì)必形成一定的水頭差，在基坑及基坑外一定范圍形成地下水滲流場(chǎng)。本文采用水位變化岸坡地下水位浸潤(rùn)的計(jì)算方法確定分步工程中降水后的地下水位線。然后將其賦入數(shù)值分析模型中，進(jìn)行地下水滲流計(jì)算。 </p><p>

10、　　地下水位浸潤(rùn)線計(jì)算： ， 施工中降水后的坑內(nèi)水位， 施工中降水前的坑內(nèi)水位， 、 降水前后計(jì)算點(diǎn)至坑壁的距離， 降水后計(jì)算點(diǎn)的地下水位， 降水前計(jì)算點(diǎn)的地下水位。 </p><p>　　采用浸潤(rùn)線理論模擬基坑開挖降水過程計(jì)算孔隙水壓力。降水后的水位線改變了基坑一定范圍內(nèi)原有的滲流場(chǎng)，孔隙水壓力環(huán)境也隨之改變（圖3―5），樁后形成三角形的孔隙水壓力（圖6），最大孔隙水壓力約為178kN/?。 </p>

11、;<p>　　5.3 基坑應(yīng)力位移分析 </p><p>　　用數(shù)值分析基坑開挖降水后，在主被動(dòng)土壓力及孔隙水壓力的綜合作用下，計(jì)算坑壁的應(yīng)力及變形狀態(tài)（圖7―10），坑壁應(yīng)力呈三角形，最大應(yīng)力約為417kN/?，基坑外側(cè)2倍的基坑深度范圍內(nèi)土體皆有不同程度的塑性變形，最大位移量約為130mm。 </p><p><b>　　6 結(jié)論與建議 </b>&l

12、t;/p><p>　　（1）基坑開挖降水作用改變了初始地下水環(huán)境，形成新的滲流場(chǎng)，最大孔壓可達(dá)178kN/?； </p><p>　?。?）開挖完成后，基坑坑壁應(yīng)力呈三角形，最大應(yīng)力約為417kN/?，基坑外側(cè)2倍的基坑深度范圍內(nèi)土體皆有不同程度的塑性變形，最大位移量約為130mm； </p><p>　?。?）建議對(duì)基坑外3倍深度范圍的建構(gòu)筑物進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)。 <

13、/p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　?。?）張力霆，土力學(xué)與地基基礎(chǔ)，高等教育出版社，2007年7月； </p><p>　?。?）劉毅，317國(guó)道獅子坪水庫(kù)區(qū)改線段公路病害研究，成都理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010年6月； </p><p>　?。?）鄭穎人，時(shí)衛(wèi)民，孔位學(xué)，庫(kù)水位下降時(shí)滲透力及地