承压水影响下的深基坑沉降变形数值分析.pdf

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1、Doors&Windows分析研究与探讨分析研究与探讨承压水影响下的深基坑沉降变形数值分析王延宁徐州中国矿业大学建筑设计咨询研究院有限公司石慧娟江苏模特艺术学校摘要：本文通过FLAC3D软件对深基坑开挖降水过程进行模拟。根据基坑渗流特征及地下连续墙插入承压含水层比例的不同分五种工况进行模拟研究。分析了深基坑在承压水降水开挖的过程中的坑外地表的沉降、地下连续墙体的水平位移和基坑坑底的鼓起特征。对高承压水地区深基坑的降水开挖变形研究有着重要意义。关键词：承压水；基坑；数值模拟；沉降1引言在不同的降水施工工况下，车站基坑降水开挖引起的土杭州某地铁车站深基坑为地下两层双

2、柱三跨现浇钢筋混体沉降变形如图1。凝土箱型结构，基坑标准段开挖尺寸为200m×20m×18m，采用明挖顺做法施工，车站底板坐落在淤泥质粉质粘土层上。标准段采用地下连续墙和4道内支撑的围护方案，其中第1道到混凝土支撑，2、3、4道为钢管支撑，另外需要一次倒换撑。基坑混凝土支撑水平间距为9m，钢支撑水平间距为3m。基坑开挖分段分层进行，施工过程中采用机械开挖至基坑底面标高以上300mm处进行基坑验收并改用人工开挖至基底并及时图1不同工况下沉降云图封底。分析沉降位移值，可以看出地表沉降最大值出现在距离2承压水对基坑安全的影响分析地下连续墙一定距离处，该处大约为基坑开挖

3、深度的2倍。在在深基坑施工过程中，往往要求将地下水位降到一定的基坑两侧，地表沉降量先增大后减小。土体沉降的最大值并深度之下，一般要求低于基坑底部1~2m。该地铁车站基坑设非出现在地表处。承压含水层顶板处渗流矢量图见图2。计开挖深度18m，基坑底部位于淤泥质粉质粘土中，该层渗透系数小，同时作为下层承压含水层顶板，基坑底距离承压含水层2m。由地质勘查资料知承压水水头为5m。由于承压水水头相对较大，且基坑坑底至承压含水层间距较小，基坑坑底容易发生突涌破坏。针对承压水基坑底板突涌的分析采用经典的压力平衡理论，基坑底板突涌稳定临界厚度：kγH图2渗流矢量图H=wwchγ图

4、2表示了土体沉降和地下孔隙水压力的分布情况，从整式中：k—安全系数；Hch—不透水层的厚度；γw—水的重体上分析，3种工况下地表沉降变形的规律相同，即沉降曲线度；γ—土的浮重度；Hw—承压水水头高于含水层顶板的整体形状呈“抛物线”状，在距离基坑中心40m处沉降量达到高度。最大值。地表沉降的最大值与地下连续墙插入承压含水层的由式（1）知，基坑底部土体不足以抵抗承压水所产生的顶比例呈正比例关系，当承压含水层完全被隔断时，地表沉降明托力，直接开挖将导致基坑发生突涌，为此需要在基坑开挖前显变小。对承压水含水层进行降压，经计算需降低承压水头11.5m。5结语本文通过FLA

5、C数值模拟方法研究渗流特征下承压含水本文从流固耦合角度出发对不同渗流特征导致的基坑变层降水对基坑变形和基坑外地表沉降的影响程度，分析在不形进行数值模拟分析，得出以下结论：同降水方案下在地下连续墙插入承压含水层深度比例的不同(1)承压水降水导致承压含水层出现降水漏斗，随孔隙水对地表沉降的影响。压力的消散，基坑外围土体发生沉降变形，整体沉降呈“抛物3深基坑变形数值模拟线”状，地表最大沉降位移大约出现在距离基坑2倍开挖深基坑降水的影响半径由Siechardt公式确定：度处。Rw=10swK(2)承压水降水导致土体沉降出现“上小下大”的变形，这式中：Rw—降水影响半径；

6、sw—水头降深；K—渗透系数。是由于降水导致承压水层对上覆土体的顶托力减小，相当于由此计算的降水影响半径为200m。因此计算模型的尺寸在原有地应力平衡的基础上施加了一个向下的附加力，该附应为600m×400m×80m。假定土体为各向同性、均质、连续性介加力作用在承压含水层与上覆顶板的交界处，因此交界处沉质，采用Mohr-Coulomb屈服准则；降位移变形最大。车站采用明挖顺筑法施工，根据其实际施工中开挖、支撑(3)相同围护结构下，坑内降水引起地表沉降最大值和影和回筑的步骤，计算模拟主要分下面3种工况进行。响范围远小于坑外降水，在实际设计施工中应尽量考虑坑内工况1

7、：坑内降水，地下连续墙插入承压含水层底板，完全降水方案。隔断基坑内外水力联系，地下连续墙高36m。工况2：坑内降水，地下连续墙插入深度至承压含水层的2/4，即地下连续墙高28m。参考文献：工况3：坑外降水，地下连续墙插入深度至承压含水层的[1]折学森.二维太沙基固结方程求解[J].西安公路交通大学学3/4，即地下连续墙高32m。报,1996(1):8~12.4计算结果[2]黄传志.二维固结问题的解[J].岩土工程学报,1996(3):47~56.1862016.12