基坑降水引起地面沉降的数值分析

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1、密级：石家庄经济学院硕士学位论文基坑降水引起地面沉降的数值分析论文作者：朱威峰学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：地质工程指导教师：于开宁职称：教授企业指导教师：赵民职称：研究员SecrecyRate：_________DissertationSubmittedtoShijiazhuangUniversityofEconomicsforTheEngineeringMasterofGeologicalEngineeringNumericalanalysisoffoundationpitprecipitationcaused

2、landsubsidencebyZhuWeifengSupervisor：Prof.YuKainingAssociateSupervisor：ZhaoMinApril2015原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版

3、权使用授权的说明本人完全了解石家庄经济学院关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要随着建筑规模越来越大，高空和地下空间资源的开发利用越来越多，大面积、大深度的基坑正逐步成为必然趋势。降水工作贯穿整个基坑的开挖过程，而且在基础和上

4、层施工过程中也要保持一定水位。目前许多工程的施工环境比较复杂，沉降的控制不仅要满足本工程项目的要求，也要做到在符合规范的同时对邻近建筑物、构筑物的影响减到最小。因此，对基坑降水引起的地面沉降的研究具有重要的理论意义和现实意义。基坑降水引起地面沉降实质上属于三维流固耦合问题。本文比较了常用的数值分析方法，建立了基坑降水过程中应力场与渗流场的耦合关系式。借助有限差分软件FLAC3D，运用其内置的FISH语言编制程序，建立三维地面沉降模型，以北京市大唐电信北京科研中心项目为例进行数值分析。本文所取得的主要成果有：（1）介绍了常用的基坑降水

5、方式，比较分析了各自的优缺点和适用条件，指出了管井降水适合面积大、降深大的基坑。（2）对岩土工程常用的数值分析方法做了归纳和比较，分析了不同方法的基本原理和使用范围。重点分析了有限差分法，指出有限差分法在岩土力学计算中应用广泛，适合求解非线性大变形问题，能够用来处理流固耦合问题。（3）对FLAC3D软件作了系统的学习总结，通过模拟的准备工作和模型研制过程，认识到网格剖分要考虑实际情况和计算速度双重因素，这样才能在收敛、快速的情况下获得较好的模拟效果。（4）以大唐电信北京科研中心项目的基坑工程为例，得到了降深6m、9m、12m和假设降

6、深15m时的地面水平位移（X、Y两个方向）和沉降云图。分析了水平位移位移整体呈现趋向于基坑内部，同时由于基坑的不对称性，南北两侧的水平位移情况较为相似，东西两侧的水平位移差别明显的特点。（5）给出了最大沉降点X、Y向水平位移和竖向沉降随着逐级开挖和抽水的变化曲线，指出本次基坑开挖水平位移主要发生在开挖的0-6m阶段，后续阶段地面在水平方向上逐渐达到新的平衡。（6）模型最终得到的最大沉降为49.816mm。比较了1-1剖面最大沉降和基坑最大沉降的监测值和模拟值的差别，给出了绝对误差和相对误差，同时分析了误差产生的原因，表明了模拟值和监

7、测值具有比较可观的吻合度，验证了利用FLAC3D解决基坑降水引起的地面沉降这一流固耦合问题的可行性。关键词：基坑降水地面沉降流固耦合有限差分法数值分析IABSTRACTWiththeincreasingscaleofconstruction,developmentandutilizationofaerialandundergroundspaceresources,moreandmorelarge-scale,largepitdepthisgraduallybecominganinevitabletrend.Rainfalldurin

8、gexcavationworkthroughouttheentireexcavation,butalsoinbasicandupperconstructionprocessshouldmaintainacertainlevel.Atp