渗流作用下基坑工程应力和变形有限元数值分析

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1、摘要论文题目：渗流作用下基坑工程应力与变形有限元数值分析学科名称：水工结构工程研究生：吴江江签名：指导教师：柴军瑞教授签名：摘要随着我国城市建设的发展和大型水利工程的不断涌现，深基坑工程日益增多，且规模和深度也不断加大。没有有效合理的考虑渗流对基坑开挖和周围环境的负面影响，计算效率低，是水库的围堰与建筑基坑计算分析和施工普遍存在的问题，制约着基坑工程的发展。如何更加准确、合理、高效的对基坑工程进行数值模拟，来提高指导基坑工程实践的科学性，对基坑工程的设计和施工有着重要的意义。文章就基坑工程中存在的诸多问题

2、，主要有如下的研究成果：(1)根据一个工程中遇到的实际问题，对一个管井井点降水过程进行了设计，从井点系统高程，井点系统的布置，以及井的数量和间距等等各种设计参数进行了详细计算，说明了基坑降水设计的基本过程和应该注意的问题。(2)禾lJ用Fortran90语言编制了一个水库围堰基坑渗流数值模拟的计算程序，计算分析了在不同的防渗形式下，围堰基坑渗流场的特性，以及渗流量等渗流要素，详尽地分析阐述了基坑渗流场有限元数值模拟的基本过程以及分析方法。(3)幂lJ用ADINA软件对苗家坝水电站的基坑工程进行数值模拟分析

3、，得出在围堰运行期，考虑堰体的孔隙水压力，对围堰进行数值模拟时，采用ADINA软件中弹塑性Molar．Coulomb材料本构模型，计算结果能够很好的附和堰体的实际应力状态和变形情况。(4)使用ADINA软件，动态模拟基坑开挖全过程，分析得出以下结论：a、除第一次开挖Cb(此步开挖墙体处于悬臂状态，水平位移曲线呈上大下小)，其余各步开挖时，墙体水平位移都是中间大、两头小的“鼓形”分布，水平位移的最大值发生在开挖面以下约2．0m处。b、由于开挖引起的支护结构变形以基坑边壁中点处为最大，越接近角点，支护变形逐步

4、减小。一般基坑边长和土体的位移成正比例关系。在远离桩体处，受基坑开挖影响小。c、随着土石体开挖的进行，坑底最大隆起量总体趋势是随着开挖深度的增加而增长，但是也不完全和开挖的深度有关，还与土石体的材料属性有很大的关系。当开挖结束以后，随着基坑降水的进行，孔隙水压力不断消散，土体产生固结沉降，坑底隆起量有减小的趋势，当减小到一定值以后趋于平衡。周围土体渗透系数越大，坑底的隆起量越大。关键词：基坑降水；围堰；时空效应；数值模拟；有限元法AbstractTITLE：FOUNDATlONTEMPORALANDSPA

5、TIALEFFECTSofSTRESSANDDEFORMATlONofFINITEELEMENTNUMERICALSIMULATIONUNDERSEEPAGEMajor．HydraulicStructureEngineering——一Name：JiangjiangWuSupervisor-Prof．JunruiChaiSignature：Withthecontinuousemergenceoflarge．scalewaterconservancyprojectsandurbandevelopment，in

6、creasingnumberofdeepexcavation，andthescaleanddepthincreasingcontinuously．Computationalefficiencyislow,thereisnoeffectiverationalconsiderationofseepageonthesurroundingenvironmentexcavationandthenegativeimpactoffoundationdesignandconstructionisacommonproble

7、m，whichrestrictsthedevelopmentofexcavation．Howtobemoreaccurate，reasonableandefficientnumericalsimulationofexcavation．foundationdesignandconstructionofgreatsignificance．Basedontheexcavationoftheexistingproblems，mainlyhasthefollowingresearchresults：(1)Actua

8、lproblemwhichmeetsaccordingtoaproject，hascarriedonthedesigntoatubewellpointprecipitationprocess，fromthewellpointsystemelevation，thewellpointsystem’sarrangement，aswellaswellquantityandthespacingandSOoneachkindofdesig