浅论非稳定渗流对基坑施工过程的影响及数值模拟分析

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1、天津大学硕士学位论文非稳定渗流对基坑施工过程的影响及数值模拟分析姓名：樊继良申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：严驰20070501中文摘要基坑工程是一门古老而又复杂的课题，其中最难把握的莫过于地下水渗流问题。目前，大多数基坑工程的失事都与地下水渗流有关，然而对于基坑工程中地下水渗流问题的研究还远远不够。在目前的基坑设计中基本上没有考虑渗流的作用，如果有也是按照稳定渗流考虑。在对基坑开挖过程中非稳定渗流作用的研究寥寥无几。本文着重研究基坑开挖过程中非稳定渗流的作用，简要推导了非稳定渗流的基本微分方程，并引入了研究饱和一非饱和土稳定一非稳定的VanGenuc

2、hten渗流模型，简称VG模型。该模型将饱和度和有效孔隙水压力有机的结合起来，从而为我们研究非稳定渗流对基坑工程的影响提供了便利条件。结合非稳定渗流模型，本文采用了可以模拟基坑开挖加卸载问题的高级模型一Hardening．Soil土体本构模型，研究基坑开挖过程中的变形以及基坑的稳定性问题。通过对工程实例的模拟计算，对比分析了在非稳定渗流和稳定渗流两种不同情况下土体中的孔隙水压力和有效土应力的差异，支护结构的位移、弯矩和剪力的不同以及地表沉降和坑底隆起的差值。研究表明非稳定渗流作用下，基坑及支护结构的变形相对较小，稳定性相对较大，能够更好的指导实践，使基坑工程达到

3、最优设计，减少不必要的浪费，降低基坑工程的成本，充分体现了研究非稳定渗流的实际意义。关键词：基坑工程非稳定渗流本构模型支护机构变形ABSTRACTFoundationpitengineeringisoneoftheoldandcomplicatedsubjects，inwhichgroundwaterseepageisthehardestone．Atpresenttime，mostaccidentsoffoundationpitengineeringarerelatedtogroundwaterseepage．Theresearchongroundwaterse

4、epageinfoundationpitengineeringisinsufficientbyfar．Inpresentfoundationpitdesign，seepagefunctionisnotconsideredbasically．Ifitisconsidered，itisstillsteadyseepageinmostconditions．Therearefewresearchesonunsteadyseepageinfoundationpitengineering．Thispaperemphasisresearchesonthefunctionofu

5、nsteadyseepageintheprocessofthefoundationpitexcavation．Inthispaper，notonlydeducethebasicdifferentialequationaboutunsteadyseepage，butalsointroducetheVanGenuchtenmodel(VGmodelinshort)whichissuitableforsteady，transientand(un)saturatedgroundwaterseepageanalysis．Accordingtothismodelthesat

6、urationdependingoneffectivepressurehead，thusitprovidestheconvenientconditiontostudytheimpactoftheunsteadyseepageinfoundationpitengineeringforUS．Thepaperadoptscomplicatedsoilconstructivemodel—Hardeningsoilmodel，whichisgoodatdealingwithloading-unloadingproblems，tostudythedeformationand

7、stabilityintheexcavationprocessofthefoundationpitcombinedwithunsteadyseepagemodel．Throughthenumericalsimulationofthepracticalproject，contrastingthedifferencesoftheporepressureandeffectivestressinsoil，displacement、momentofflexureandshearforce，sedimentationofgroundsurfaceandheaveoftheb

8、ottomofthefo